JP2020064820A - Thermal radiation light source - Google Patents

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Abstract

To provide a thermal radiation light source which can be installed while a substrate and a thermal radiation layer are exposed in the atmosphere and which has a large emissivity in a wavelength of a narrow band equal to or less than 4 μm and has a small emissivity in a wavelength equal to or larger than 4 μm.SOLUTION: The thermal radiation light source is provided in which a thermal radiation layer N and a substrate K heating the thermal radiation layer N are laminated. The thermal radiation layer N is configured in a configuration in which a radiation control part Na and a transparent oxide layer Nb for emission are laminated in the form of arranging the radiation control part Na having an MIM lamination part M locating a transparent oxide layer R for resonance formed in the transparent oxide between platinum layers P arranged along the direction of lamination and the transparent oxide layer Nb for emission formed in the transparent oxide on the side closer to the substrate K in this order. The transparent oxide layer R for resonance has a thickness in which the wavelength equal to or less than 4 μm is the resonance wavelength.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱輻射層と、当該熱輻射層を加熱する基板とが積層された熱輻射光源に関する。   The present invention relates to a thermal radiation light source in which a thermal radiation layer and a substrate that heats the thermal radiation layer are laminated.

かかる熱輻射光源は、熱輻射層を基板にて高温状態に加熱することにより、被加熱物を加熱する輻射光を熱輻射層から放射させるものである。
かかる熱輻射光源として、石英ガラス等の透光性気密部材にて形成される封止管の内部に、基板及び熱輻射層を封止状態で配設し、封止管の内部を真空状態にする、あるいは、封止管の内部に窒素ガス等の不活性ガスを封入したものがある(例えば、特許文献1参照。)。
Such a heat radiation light source heats the heat radiation layer to a high temperature on the substrate, thereby radiating radiant light for heating an object to be heated from the heat radiation layer.
As such a heat radiation light source, a substrate and a heat radiation layer are disposed in a sealed state inside a sealed tube formed of a translucent airtight member such as quartz glass, and the inside of the sealed tube is evacuated. Alternatively, a sealed tube may be filled with an inert gas such as nitrogen gas (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1においては、基板が、電流を流すことにより発熱するタングステン等の高融点金属にて構成され、熱輻射層が、タンタル、モリブテン等の金属層にて形成され、基板や熱輻射層を封止状態で封止管の内部に配設することにより、基板や熱輻射層の酸化による劣化が防止されている。   In Patent Document 1, the substrate is made of a refractory metal such as tungsten that generates heat when an electric current is applied, and the heat radiation layer is formed of a metal layer such as tantalum or molybdenum. By disposing the sealing tube inside the sealing tube, deterioration of the substrate and the heat radiation layer due to oxidation is prevented.

特開2015‐138638号公報JP, 2015-138638, A

従来の熱輻射光源は、基板や熱輻射層を封止管の内部に封止状態で配設するものであるから、全体構造が複雑で高価となるため、基板及び熱輻射層を大気中に露出させた状態で設置できる熱輻射光源が要望されている。   In the conventional thermal radiation light source, the substrate and the thermal radiation layer are disposed inside the sealing tube in a sealed state, so that the entire structure is complicated and expensive, so that the substrate and the thermal radiation layer are exposed to the atmosphere. There is a demand for a thermal radiation light source that can be installed in an exposed state.

また、例えば、加熱ランプのように石英ガラスを通して被加熱物を加熱する等の目的で、4μm以下の狭帯域の波長(つまり、中赤外光以下の狭帯域の波長)において大きな輻射率(放射率)を有し、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光)の輻射率(放射率)が小さい熱輻射光源が要望されている。
つまり、例えば、石英ガラスを通して被加熱物を加熱する際に、4μmよりも大きな波長の遠赤外光が放射されると、石英ガラスが遠赤外光を吸収して高温になるため、石英ガラスを冷却する大掛かりな設備が必要になり、石英ガラス管の内部に収納した被加熱物を加熱するための設備が煩雑になる等の不都合がある。
Further, for example, for heating an object to be heated through quartz glass like a heating lamp, a large emissivity (emission) is obtained at a narrow band wavelength of 4 μm or less (that is, a narrow band wavelength of mid-infrared light or less). There is a demand for a thermal radiant light source that has a high emissivity and a small emissivity (emissivity) for wavelengths larger than 4 μm (that is, far infrared light).
That is, for example, when far-infrared light having a wavelength larger than 4 μm is emitted when heating an object to be heated through the quartz glass, the quartz glass absorbs the far-infrared light and reaches a high temperature. Therefore, a large-scale equipment for cooling the glass is required, and the equipment for heating the object to be heated housed inside the quartz glass tube becomes complicated.

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、基板及び熱輻射層を大気中に露出させた状態で設置でき、しかも、4μm以下の狭帯域の波長において大きな輻射率を有し且つ4μmよりも大きな波長の輻射率が小さい熱輻射光源を提供する点にある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to install the substrate and the heat radiation layer in the state of being exposed to the atmosphere, and to provide a large radiation in a narrow band wavelength of 4 μm or less. The present invention is to provide a thermal radiant light source having a high emissivity and a low emissivity for wavelengths larger than 4 μm.

本発明の熱輻射光源は、熱輻射層と、当該熱輻射層を加熱する基板とが積層されたものであって、その特徴構成は、
前記熱輻射層が、透明酸化物にて形成される共鳴用透明酸化物層を前記熱輻射層と前記基板との積層方向に沿って並ぶ一対の白金層の間に位置させるMIM積層部を備える輻射制御部、及び、前記透明酸化物にて形成される放射用透明酸化物層の順に前記基板に近い側に位置させる形態で、前記輻射制御部及び前記放射用透明酸化物層を積層した状態に構成され、
前記共鳴用透明酸化物層の厚さが、4μm以下の波長を共鳴波長とする厚さである点にある。
The thermal radiation light source of the present invention is one in which a thermal radiation layer and a substrate for heating the thermal radiation layer are laminated, and the characteristic configuration thereof is:
The heat radiation layer includes a MIM stacking portion that positions a transparent oxide layer for resonance formed of a transparent oxide between a pair of platinum layers arranged along the stacking direction of the heat radiation layer and the substrate. A state in which the radiation control unit and the radiation transparent oxide layer are laminated in a form in which the radiation control unit and the radiation transparent oxide layer formed of the transparent oxide are sequentially located on the side closer to the substrate. Is composed of
The thickness of the transparent oxide layer for resonance is a thickness having a resonance wavelength of 4 μm or less.

すなわち、熱輻射層が、MIM積層部を備える輻射制御部及び放射用透明酸化物層の順に輻射制御部を基板に近い側に位置させる形態で、輻射制御部及び放射用透明酸化物層を積層した状態に構成されるものであるから、熱輻射層が基板にて高温状態に加熱されると、MIM積層部を備える輻射制御部が輻射光を放射して、当該輻射光が放射用透明酸化物層から放射されることになる。   That is, the heat radiation layer is formed by stacking the radiation control unit and the radiation transparent oxide layer in such a manner that the radiation control unit including the MIM layered portion and the radiation transparent oxide layer are located in this order on the side closer to the substrate. When the heat radiation layer is heated to a high temperature state by the substrate, the radiation control section including the MIM laminated section emits radiation light, and the radiation light is transparently oxidized for radiation. It will be emitted from the physical layer.

熱輻射層を加熱するために高温状態になる基板が輻射光を発することになるが、輻射制御部のMIM積層部における基板に隣接する白金層が、基板の輻射光を遮蔽して、基板の輻射光が輻射制御部の内部に透過することを抑制するから、基板の輻射光が輻射制御部から放射される輻射光に影響を与えることが抑制される。
また、白金より屈折率が小さくかつ空気よりも屈折率が大きな放射用透明酸化物層が、輻射制御部における放射用透明酸化物層の存在側に位置する白金層に隣接して位置するから、放射用透明酸化物層の存在側に位置する白金層の反射率が低減されて、輻射制御部から放射される輻射光を外部に良好に放出させることができる。
The substrate which is in a high temperature state to heat the thermal radiation layer emits radiant light, but the platinum layer adjacent to the substrate in the MIM laminated portion of the radiation control unit shields the radiant light of the substrate and Since the radiant light is prevented from passing through the inside of the radiation control unit, the radiant light of the substrate is suppressed from affecting the radiant light emitted from the radiation control unit.
Further, the radiation transparent oxide layer having a smaller refractive index than platinum and a larger refractive index than air is located adjacent to the platinum layer located on the side where the radiation transparent oxide layer in the radiation control section is present, The reflectance of the platinum layer located on the side where the radiation transparent oxide layer is present is reduced, and the radiant light emitted from the radiation control unit can be favorably emitted to the outside.

そして、輻射制御部が備えるMIM積層部は、熱輻射層と基板との積層方向に沿って並ぶ一対の白金層の間に共鳴用透明酸化物層を位置させるものであり、且つ、共鳴用透明酸化物層の厚さが、4μm以下の波長を共鳴波長とする厚さであるから、高温状態に加熱される白金層から放射される輻射光のうちの4μm以下の波長(つまり、中赤外光以下の狭帯域の波長)が共鳴作用により増幅されるため、輻射制御部から放射される輻射光は、4μm以下の狭帯域の波長(例えば、波長が0.8μm以上で2.5μm未満の近赤外光及び波長が2.5μm以上で4μm以下の中赤外光を含む狭帯域の波長)において大きな輻射率(放射率)を有し、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光)において小さな輻射率(放射率)を有するものとなり、その結果、増幅された4μm以下の狭帯域の波長の輻射光が、放射用透明酸化物層から外部に放出されることになる。   The MIM stacking unit included in the radiation control unit positions the resonance transparent oxide layer between a pair of platinum layers arranged in the stacking direction of the heat radiation layer and the substrate, and is transparent for resonance. Since the thickness of the oxide layer has a resonance wavelength of 4 μm or less, the wavelength of 4 μm or less of radiation emitted from the platinum layer heated to a high temperature state (that is, mid-infrared). Since a narrow band wavelength of light or less) is amplified by the resonance effect, the radiant light emitted from the radiation control unit has a narrow band wavelength of 4 μm or less (for example, a wavelength of 0.8 μm or more and less than 2.5 μm). It has a large emissivity (near-infrared light) in the near-infrared light and a narrow band wavelength including the wavelength of 2.5 μm or more and 4 μm or less of the mid-infrared light, and has a wavelength larger than 4 μm (that is, far infrared light ) Has a small emissivity (emissivity), As a result, the amplified radiant light with a narrow band wavelength of 4 μm or less is emitted to the outside from the radiation transparent oxide layer.

説明を加えると、MIMは、metal insulator metalを意味するものであって、MIM積層部は、白金層が放射する輻射光のうちの4μm以下の波長の輻射光を、熱輻射層と基板との積層方向に沿って並ぶ白金層の間(共鳴用透明酸化物層内)で繰り返し反射させることにより、4μm以下の波長の輻射光を増幅させることになり、この増幅された4μm以下の波長の輻射光が、放射用透明酸化物層から外部に放出されることになる。   In addition, the MIM means a metal insulator metal, and the MIM laminated portion is configured so that the radiant light having a wavelength of 4 μm or less among the radiant light emitted by the platinum layer is generated between the heat radiating layer and the substrate. By repeatedly reflecting between the platinum layers arranged in the stacking direction (in the transparent oxide layer for resonance), the radiated light with a wavelength of 4 μm or less is amplified, and the amplified radiation with a wavelength of 4 μm or less is amplified. Light will be emitted out of the emissive transparent oxide layer.

つまり、4μm以下の波長の輻射光が、熱輻射層と基板との積層方向に沿って並ぶ白金層の間で繰り返し反射しながら増幅され、4μm以下の波長の輻射光の一部が、放射用透明酸化物層の存在側に透過して、放射用透明酸化物層から外部に放出されることになるのであり、その結果、増幅された4μm以下の波長の輻射光が放射用透明酸化物層から外部に放出されることになる。   That is, the radiant light having a wavelength of 4 μm or less is amplified while being repeatedly reflected between the platinum layers arranged along the stacking direction of the thermal radiation layer and the substrate, and a part of the radiant light having a wavelength of 4 μm or less is emitted. The light is transmitted to the side where the transparent oxide layer is present and is emitted to the outside from the radiation transparent oxide layer. As a result, the amplified radiation light having a wavelength of 4 μm or less is emitted. Will be released from the outside.

これに対して、白金層から放射される輻射光のうちの4μmよりも大きな波長は、共鳴作用により増幅されることが少ない状態で、放射用透明酸化物層から外部に放出されることになる。
その結果、放射用透明酸化物層から外部に放出される輻射光が、4μm以下の狭帯域の波長(つまり、中赤外光以下の狭帯域の波長)において大きな輻射率(放射率)を有し、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光の波長)において小さな輻射率(放射率)を有するものとなる。
On the other hand, a wavelength larger than 4 μm of the radiant light emitted from the platinum layer is emitted to the outside from the radiation transparent oxide layer in a state where it is less likely to be amplified by the resonance effect. .
As a result, the radiant light emitted outside from the transparent oxide layer for emission has a large emissivity (emissivity) at a narrow band wavelength of 4 μm or less (that is, a narrow band wavelength of mid-infrared light or less). However, it has a small emissivity (emissivity) at a wavelength larger than 4 μm (that is, a wavelength of far infrared light).

尚、MIM積層部に備えさせる複数の白金層のうちの基板に隣接する白金層は、基板の輻射光を遮蔽する必要があり、他の白金層は、輻射光の一部を透過させる必要があるから、基板に隣接する白金層が、他の白金層よりも厚く形成されることになる。   The platinum layer adjacent to the substrate among the plurality of platinum layers provided in the MIM laminated portion needs to shield the radiated light from the substrate, and the other platinum layers need to transmit part of the radiated light. As a result, the platinum layer adjacent to the substrate will be formed thicker than the other platinum layers.

このように、熱輻射層は、増幅された4μm以下の波長の輻射光を放射用透明酸化物層から外部に放出させることになり、加えて、空気中に設置しても、輻射制御部及び基板が酸化により劣化することが抑制されることにより、光学特性を長時間維持できるものとなる。   As described above, the heat radiation layer causes amplified radiation light having a wavelength of 4 μm or less to be emitted to the outside from the radiation transparent oxide layer. In addition, even when the heat radiation layer is installed in the air, the radiation control unit and By suppressing the deterioration of the substrate due to oxidation, the optical characteristics can be maintained for a long time.

つまり、MIM積層部の白金層は、白金にて形成されるものであり、白金は、標準酸化ギブスエネルギーがあらゆる温度域で正に大きく、空気中では酸化しないものであるから、空気中に設置しても、酸化により劣化することがない。
また、放射用透明酸化物層及び共鳴用透明酸化物層が、空気中の酸素が基板に向けて透過することを抑制するため、基板が酸化される材料にて形成される場合であっても、長時間に亘って、基板が酸化により劣化することが抑制されることになる。
したがって、熱輻射層は、空気中に設置しても、光学特性を長時間維持できるのとなる。
In other words, the platinum layer of the MIM laminated portion is formed of platinum, and since the standard Gibbs oxidation energy is positively large in all temperature ranges and platinum does not oxidize in air, it is installed in air. However, it does not deteriorate due to oxidation.
Further, even when the transparent oxide layer for radiation and the transparent oxide layer for resonance are formed of a material that oxidizes the substrate in order to prevent oxygen in the air from permeating toward the substrate. Therefore, the deterioration of the substrate due to oxidation is suppressed for a long time.
Therefore, even if the heat radiation layer is installed in the air, the optical characteristics can be maintained for a long time.

ちなみに、基板に隣接する白金層を形成する白金は、高温に加熱されると、基板上を流動して凝集する虞があるが、共鳴用透明酸化物層が、白金の動きを抑制する作用を発揮することになり、また、共鳴用透明酸化物層に対して放射用透明酸化物層の存在側に隣接する白金層を形成する白金は、高温に加熱されると、共鳴用透明酸化物層上を流動して凝集する虞があるが、放射用透明酸化物層が、白金の動きを抑制する作用を発揮することになるから、白金の凝集を抑制できるため、この点からも、熱輻射層は、光学特性を長時間維持できるのとなる。   By the way, the platinum forming the platinum layer adjacent to the substrate may flow and aggregate on the substrate when heated to a high temperature, but the transparent transparent oxide layer for resonance has a function of suppressing the movement of platinum. Platinum that forms the platinum layer adjacent to the resonance transparent oxide layer on the side where the radiation transparent oxide layer is present with respect to the resonance transparent oxide layer is heated to a high temperature. Although there is a risk of fluidizing above and aggregating, the transparent oxide layer for radiation exerts the action of suppressing the movement of platinum, and therefore, it is possible to inhibit the agglomeration of platinum. The layer will be able to maintain the optical properties for a long time.

要するに、本発明の特徴構成によれば、基板及び熱輻射層を大気中に露出させた状態で設置でき、しかも、4μm以下の狭帯域の波長において大きな輻射率を有し且つ4μmよりも大きな波長の輻射率が小さい熱輻射光源を提供できる。   In short, according to the characteristic configuration of the present invention, the substrate and the heat radiation layer can be installed in a state of being exposed to the atmosphere, and moreover, they have a large emissivity in a narrow band wavelength of 4 μm or less and a wavelength larger than 4 μm. It is possible to provide a thermal radiation light source having a low emissivity.

本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成は、前記輻射制御部が、前記MIM積層部を複数備える形態に構成されている点にある。   A further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention is that the radiation control unit is configured to include a plurality of MIM stacking units.

すなわち、熱輻射層と基板との積層方向に沿って並ぶ一対の白金層の間に共鳴用透明酸化物層を位置させるMIM積層部が、複数備えられているから、共鳴作用による増幅が十分に発揮されて、4μm以下の波長の輻射光を適切に増幅させることができる。   That is, since a plurality of MIM laminated portions for arranging the transparent transparent oxide layer for resonance are provided between the pair of platinum layers arranged along the laminating direction of the heat radiation layer and the substrate, amplification by resonance action is sufficient. By being exerted, radiant light having a wavelength of 4 μm or less can be appropriately amplified.

ちなみに、複数のMIM積層部が備えられるとは、熱輻射層と基板との積層方向に沿って並ぶ白金層を3つ以上設け、それら白金層における隣接するもの同士の間に、共鳴用透明酸化物層を位置させる形態を意味するものである。   Incidentally, the provision of a plurality of MIM laminated portions means that three or more platinum layers arranged along the laminating direction of the heat radiation layer and the substrate are provided, and the transparent transparent oxidation for resonance is provided between adjacent ones of the platinum layers. It means a form in which a physical layer is located.

尚、例えば、熱輻射層と基板との積層方向に沿って並ぶ白金層を3つ設け、それら白金層における隣接するもの同士の間に、共鳴用透明酸化物層を位置させる形態、つまり、2つのMIM積層部を備えさせる形態においては、輻射光が、隣接する白金層の間で反射されることに加えて、熱輻射層と基板との積層方向における両端に位置する白金層の間でも反射されながら増幅されることになる。
つまり、熱輻射層と基板との積層方向に沿って3つ以上の白金層が設けられる場合には、隣接する白金層同士の間で輻射光を繰り返し反射させることに加えて、他の白金層を挟む形態で位置する白金層同士の間でも、輻射光を繰り返し反射させる作用が発揮されることになる。
Note that, for example, a configuration in which three platinum layers arranged along the stacking direction of the heat radiation layer and the substrate are provided, and the transparent transparent oxide layer for resonance is positioned between adjacent platinum layers, that is, 2 In the configuration in which two MIM laminated portions are provided, the radiant light is reflected between the adjacent platinum layers and also reflected between the platinum layers located at both ends in the laminating direction of the thermal radiation layer and the substrate. It will be amplified while being processed.
That is, when three or more platinum layers are provided along the stacking direction of the heat radiation layer and the substrate, in addition to repeatedly reflecting the radiant light between the adjacent platinum layers, another platinum layer The effect of repeatedly reflecting the radiant light is exhibited even between the platinum layers positioned so as to sandwich the above.

なお、複数のMIM積層部を備えさせる場合においては、MIM積層部の夫々の共鳴周波数を変えることにより、増幅された4μm以下の波長の輻射光として、波長が0.8μm以上で2.5μm未満の近赤外光及び波長が2.5μm以上で4μm以下の中赤外光に加えて、例えば、波長が0.4μm以上で0.8μm未満の可視光を得られるようにし、さらには、波長が0.4未満の紫外光を得られるようにすることができるものとなる。   In the case where a plurality of MIM laminated portions are provided, the resonance frequency of each MIM laminated portion is changed to obtain amplified radiation light having a wavelength of 4 μm or less and a wavelength of 0.8 μm or more and less than 2.5 μm. In addition to the near-infrared light and the mid-infrared light having a wavelength of 2.5 μm or more and 4 μm or less, for example, visible light having a wavelength of 0.4 μm or more and less than 0.8 μm can be obtained. Of less than 0.4 can be obtained.

要するに、本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成によれば、4μm以下の波長の輻射光を適切に増幅させることができる。   In short, according to the further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention, it is possible to appropriately amplify the radiation light having a wavelength of 4 μm or less.

本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成は、前記基板と前記輻射制御部における前記基板に隣接する前記白金層との間に、基板用密着層が積層されている点にある。   A further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention is that an adhesion layer for a substrate is laminated between the substrate and the platinum layer adjacent to the substrate in the radiation control section.

すなわち、基板と輻射制御部における基板に隣接する白金層との間に、基板用密着層が積層されているから、輻射制御部が基板にて加熱された際に、輻射制御部が基板から剥がれることを抑制することができる。   That is, since the substrate adhesion layer is laminated between the substrate and the platinum layer adjacent to the substrate in the radiation control unit, the radiation control unit peels off from the substrate when the radiation control unit is heated by the substrate. Can be suppressed.

つまり、基板の熱膨張率と複数の薄い膜を積層した輻射制御部の熱膨張率とが異なるため、輻射制御部が基板にて加熱された際に、輻射制御部が基板から剥がれる虞があるが、基板と輻射制御部における基板に隣接する白金層とが、基板用密着層にて密着性を高められることにより、輻射制御部が基板から剥がれることを抑制できる。   That is, since the thermal expansion coefficient of the substrate and the thermal expansion coefficient of the radiation control unit in which a plurality of thin films are laminated are different, the radiation control unit may peel off from the substrate when the radiation control unit is heated by the substrate. However, the adhesion between the substrate and the platinum layer adjacent to the substrate in the radiation control unit can be enhanced by the adhesion layer for the substrate, and thus the radiation control unit can be prevented from peeling off from the substrate.

要するに、本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成によれば、輻射制御部が基板から剥がれることを抑制できる。   In short, according to the further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention, it is possible to suppress the radiation control section from peeling off from the substrate.

本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成は、前記MIM積層部における前記白金層と前記共鳴用透明酸化物層との間、及び、前記放射用透明酸化物層と前記輻射制御部における前記放射用透明酸化物層に隣接する前記白金層との間の夫々に、白金用密着層が積層されている点にある。   A further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention is the space between the platinum layer and the resonance transparent oxide layer in the MIM laminated portion, and the radiation in the radiation transparent oxide layer and the radiation control portion. An adhesion layer for platinum is laminated between each of the platinum layers adjacent to the transparent oxide layer for platinum.

すなわち、白金用密着層が、MIM積層部における白金層と共鳴用透明酸化物層との間、及び、放射用透明酸化物層と輻射制御部における放射用透明酸化物層に隣接する白金層との間に設けられているから、輻射制御部が基板にて高温状態に加熱された際に、MIM積層部における白金層が流動して凝集することを抑制でき、また、熱膨張率の差によって、白金層と共鳴用透明酸化物層とが剥がれることや、放射用透明酸化物層と白金層とが剥がれることを抑制できる。   That is, the adhesion layer for platinum is between the platinum layer and the transparent oxide layer for resonance in the MIM laminated portion, and the platinum layer adjacent to the transparent oxide layer for radiation and the transparent oxide layer for radiation in the radiation control section. Since the radiation control section is heated to a high temperature by the substrate, it is possible to prevent the platinum layer in the MIM stacking section from flowing and aggregating due to the difference in thermal expansion coefficient. It is possible to suppress the peeling of the platinum layer and the resonant transparent oxide layer and the peeling of the radiation transparent oxide layer and the platinum layer.

つまり、白金と透明酸化物との密着性が低いため、輻射制御部が基板にて高温状態に加熱された際に、共鳴用透明酸化物層に隣接する白金層や放射用透明酸化物層に隣接する白金層が流動して凝集する虞があるが、白金用密着層が積層されることにより、共鳴用透明酸化物層に隣接する白金層の共鳴用透明酸化物層に対する密着性や、放射用透明酸化物層に隣接する白金層の放射用透明酸化物層に対する密着性が高められることにより、輻射制御部が基板にて高温状態に加熱された際に、MIM積層部における白金層が流動して凝集することを抑制でき、また、白金層と共鳴用透明酸化物層とが剥がれることや、放射用透明酸化物層と白金層とが剥がれることを抑制できるのである。   That is, since the adhesion between platinum and the transparent oxide is low, when the radiation control unit is heated to a high temperature on the substrate, the platinum layer adjacent to the resonance transparent oxide layer or the radiation transparent oxide layer is Adjacent platinum layers may flow and aggregate, but by stacking an adhesion layer for platinum, adhesion of the platinum layer adjacent to the resonance transparent oxide layer to the resonance transparent oxide layer and radiation The adhesion of the platinum layer adjacent to the transparent oxide layer for radiation to the transparent oxide layer for radiation is increased, so that the platinum layer in the MIM laminated portion flows when the radiation control unit is heated to a high temperature state by the substrate. Therefore, it is possible to suppress the agglomeration of the platinum layer and the resonance transparent oxide layer from peeling off, and the radiation transparent oxide layer and the platinum layer from peeling off.

要するに、本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成によれば、輻射制御部が基板にて高温状態に加熱された際に、MIM積層部における白金層が流動して凝集することを抑制できる。   In short, according to the further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention, when the radiation control unit is heated to a high temperature state by the substrate, it is possible to prevent the platinum layer in the MIM laminated unit from flowing and aggregating.

本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成は、前記基板用密着層及び前記白金用密着層が、チタンにて形成される点にある。   A further characteristic configuration of the heat radiation light source of the present invention is that the substrate adhesion layer and the platinum adhesion layer are made of titanium.

すなわち、チタンは、基板に隣接する白金層の基板に対する密着性や、共鳴用透明酸化物層に隣接する白金層の共鳴用透明酸化物層に対する密着性や、放射用透明酸化物層に隣接する白金層の放射用透明酸化物層に対する密着性を良好に高めることができ、しかも、融点が1668℃と高いものであるから、輻射制御部が基板にて高温状態に加熱された際に、MIM積層部における白金層が流動して凝集することを適切に抑制できる。   That is, titanium is adjacent to the substrate for adhesion of the platinum layer adjacent to the substrate to the substrate, adhesion of the platinum layer adjacent to the resonance transparent oxide layer to the resonance transparent oxide layer, and adjacent to the radiation transparent oxide layer. Since the adhesion of the platinum layer to the transparent oxide layer for radiation can be enhanced satisfactorily, and the melting point is as high as 1668 ° C., when the radiation control unit is heated to a high temperature state by the substrate, the MIM It is possible to appropriately suppress the platinum layers in the laminated portion from flowing and aggregating.

ちなみに、基板用密着層及び白金用密着層を形成するチタンは、熱輻射光源の大気中での使用によって、徐々に酸化されて酸化チタンに変化することがある。換言すれば、大気中で熱輻射光源が使用されると、基板用密着層及び白金用密着層が、酸化チタンにて形成されていると見做すことができる。
但し、基板用密着層及び白金用密着層を形成するチタンは、全てが酸化チタンに変化するのではなく、白金層に密着する箇所のチタンは、酸化されることなく、白金層に密着するチタンの状態(金属状態)を継続することになる。
Incidentally, the titanium forming the adhesion layer for the substrate and the adhesion layer for platinum may be gradually oxidized into titanium oxide due to the use of the thermal radiation light source in the atmosphere. In other words, when the thermal radiation source is used in the atmosphere, it can be considered that the substrate adhesion layer and the platinum adhesion layer are formed of titanium oxide.
However, the titanium forming the adhesion layer for the substrate and the adhesion layer for platinum does not all change to titanium oxide, but the titanium in the part that adheres to the platinum layer does not oxidize and the titanium that adheres to the platinum layer does not oxidize. The state (metal state) will be continued.

尚、チタンにて形成される基板用密着層及び白金用密着層は、光透過性を備えるように薄膜状態に形成されることになり、そして、そのように薄膜状態に形成されたチタンが酸化チタンに変化することになるが、酸化チタンは、透明性を備えるものであるから、チタンが酸化チタンに変化しても、熱輻射層の性能に悪影響を与えることはない。   The adhesion layer for the substrate and the adhesion layer for platinum, which are made of titanium, are formed in a thin film state so as to have light transmittance, and the titanium formed in such a thin film is oxidized. Although it will be changed to titanium, since titanium oxide has transparency, even if titanium is changed to titanium oxide, it does not adversely affect the performance of the heat radiation layer.

要するに、本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成によれば、輻射制御部が基板にて高温状態に加熱された際に、MIM積層部における白金層が流動して凝集することを適切に抑制できる。   In short, according to the further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention, when the radiation control unit is heated to a high temperature state by the substrate, it is possible to appropriately suppress the platinum layer in the MIM laminated unit from flowing and aggregating. it can.

本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成は、前記共鳴用透明酸化物層及び前記放射用透明酸化物層を形成する透明酸化物が、酸化アルミニウム又は酸化チタンである点にある。   A further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention is that the transparent oxide forming the resonance transparent oxide layer and the radiation transparent oxide layer is aluminum oxide or titanium oxide.

すなわち、酸化アルミニウム及び酸化チタンは酸素拡散係数が小さいものであるから、放射用透明酸化物層及び共鳴用透明酸化物層を形成する透明酸化物として、酸化アルミニウム又は酸化チタンを用いることにより、大気中の酸素が透過することを適切に抑制して、基板が酸化される材料にて形成される場合であっても、基板における輻射制御部が積層される側の面が酸化により劣化することを適切に回避できる。   That is, since aluminum oxide and titanium oxide have a small oxygen diffusion coefficient, by using aluminum oxide or titanium oxide as the transparent oxide forming the transparent oxide layer for radiation and the transparent oxide layer for resonance, Even when the substrate is made of a material that oxidizes by appropriately suppressing the permeation of oxygen, it is possible to prevent the surface of the substrate on the side where the radiation control section is laminated from being deteriorated by oxidation. Can be avoided appropriately.

要するに、本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成によれば、基板における輻射制御部が積層される側の面が酸化により劣化することを適切に回避できる。   In short, according to the further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention, it is possible to appropriately avoid deterioration of the surface of the substrate on the side where the radiation control section is laminated due to oxidation.

本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成は、前記基板が、通電により自己発熱する形態に構成されている点にある。   A further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention is that the substrate is configured to generate heat by energization.

すなわち、基板が、通電により自己発熱する形態に構成されているから、基板に対して通電することにより、基板を自己発熱させて、輻射制御部を加熱することができるものであるから、基板を加熱するための特別な外部加熱部を設ける必要がないため、全体構成の簡素化を図ることができる。   That is, since the substrate is configured to self-heat when energized, the substrate can be self-heated by energizing the substrate to heat the radiation control unit. Since it is not necessary to provide a special external heating unit for heating, the overall configuration can be simplified.

ちなみに、通電により自己発熱する材料としては、カンタル、ニクロム等の金属材料を挙げることができ、これらの材料にて基板を構成することができる。   Incidentally, examples of the material that self-heats when energized include metal materials such as Kanthal and Nichrome, and the substrate can be formed of these materials.

要するに、本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成によれば、全体構成の簡素化を図ることができる。   In short, according to the further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention, the overall configuration can be simplified.

本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成は、前記基板が、外部加熱部にて加熱する形態に構成されている点にある。   A further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention is that the substrate is configured to be heated by an external heating unit.

すなわち、基板を外部加熱部にて加熱するものであるから、例えば、石英(二酸化ケイ素)やサファイア等の種々の材料を用いて基板を構成することができる。
つまり、基板を石英(二酸化ケイ素)やサファイア等の酸化しない材料を用いて構成して、基板の酸化劣化を適切に抑制することができる。
That is, since the substrate is heated by the external heating unit, the substrate can be formed using various materials such as quartz (silicon dioxide) and sapphire.
That is, the substrate can be made of a non-oxidizing material such as quartz (silicon dioxide) or sapphire, and the oxidative deterioration of the substrate can be appropriately suppressed.

要するに、本発明の熱輻射光源の更なる特徴構成によれば、基板の酸化劣化を適切に抑制することができる。   In short, according to the further characteristic configuration of the thermal radiation light source of the present invention, oxidative deterioration of the substrate can be appropriately suppressed.

熱輻射光源の基本構成を示す図Diagram showing the basic configuration of the thermal radiation light source 熱輻射光源の基本構成における構造例を示す表Table showing a structural example in the basic configuration of the thermal radiation light source 熱輻射光源の構造例と輻射スペクトルの関係を示すグラフGraph showing the relationship between the structural example of the thermal radiation light source and the radiation spectrum 熱輻射光源の基本構成における別形態を示す図The figure which shows another form in the basic composition of a thermal radiation light source. 熱輻射光源の基本構成の別形態と輻射スペクトルの関係を示すグラフA graph showing the relationship between another form of the basic configuration of the thermal radiation light source and the radiation spectrum. 熱輻射光源の透明酸化物の種別と輻射スペクトルの関係を示すグラフGraph showing the relationship between the type of transparent oxide of the thermal radiation light source and the radiation spectrum 熱輻射光源の具体構成を示す図The figure which shows the concrete structure of a thermal radiation light source 共鳴用透明酸化物層の変化を示す図Diagram showing changes in transparent oxide layer for resonance 白金用密着層の厚さと輻射スペクトルの関係を示すグラフGraph showing the relationship between the thickness of the platinum adhesion layer and the radiation spectrum 共鳴用透明酸化物層の変化と輻射スペクトルの関係を示すグラフA graph showing the relationship between the change in the transparent oxide layer for resonance and the radiation spectrum. 第1白金層の厚さと輻射スペクトルとの関係を示すグラフGraph showing the relationship between the thickness of the first platinum layer and the radiation spectrum 第2白金層の厚さと輻射スペクトルとの関係を示すグラフGraph showing the relationship between the thickness of the second platinum layer and the radiation spectrum 第2白金層の厚さと輻射スペクトルとの関係を示すグラフGraph showing the relationship between the thickness of the second platinum layer and the radiation spectrum 共鳴用透明酸化物層の厚さと輻射スペクトルとの関係を示すグラフGraph showing the relationship between the thickness of the transparent oxide layer for resonance and the radiation spectrum 共鳴用透明酸化物層の厚さと吸収スペクトルとの関係を示すグラフA graph showing the relationship between the thickness of the transparent oxide layer for resonance and the absorption spectrum. 熱輻射光源と加熱電極との関係を示す斜視図A perspective view showing the relationship between a heat radiation light source and a heating electrode. 熱輻射光源と加熱電極との関係を示す斜視図A perspective view showing the relationship between a heat radiation light source and a heating electrode. 熱輻射光源と熱輻射体との関係を示す斜視図A perspective view showing a relationship between a heat radiation light source and a heat radiation body. 熱輻射光源と高温流体源との関係を示す斜視図A perspective view showing a relationship between a heat radiation light source and a high temperature fluid source 参考例の熱輻射光源を示す図Diagram showing the thermal radiation light source of the reference example

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔熱輻射光源の基本構成〕
図1は熱輻射光源Qの基本構成を示すものであって、熱輻射光源Qは、熱輻射層Nと、当該熱輻射層Nを加熱する基板Kとが積層された形態に構成されている。
熱輻射層Nが、輻射制御部Na、及び、透明酸化物にて形成される放射用透明酸化物層Nbの順に基板Kに近い側に位置させる形態で、輻射制御部Na及び放射用透明酸化物層Nbを積層した状態に構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Basic configuration of thermal radiation light source]
FIG. 1 shows a basic configuration of the heat radiation light source Q. The heat radiation light source Q is configured in a form in which a heat radiation layer N and a substrate K for heating the heat radiation layer N are stacked. .
The heat radiation layer N and the radiation transparent oxide layer Nb formed of a transparent oxide are arranged in this order on the side closer to the substrate K in the order of the radiation control portion Na and the radiation transparent oxide layer Nb. The object layers Nb are laminated.

輻射制御部Naが、透明酸化物にて形成される共鳴用透明酸化物層Rを、熱輻射層Nと基板Kとの積層方向に沿って並ぶ一対の白金層Pの間に位置させるMIM積層部Mを備える形態に構成されている。
共鳴用透明酸化物層Rの厚さが、4μm以下の波長を共鳴波長とする厚さに設定されている。
The radiation control unit Na positions the transparent transparent oxide layer R formed of a transparent oxide between a pair of platinum layers P arranged in the stacking direction of the thermal radiation layer N and the substrate K to form a MIM stack. It is configured to include the part M.
The thickness of the transparent transparent oxide layer R is set to have a resonance wavelength of 4 μm or less.

図1に示す熱輻射光源Qの基本構成においては、輻射制御部Naが、1つのMIM積層部Mを備えている。
つまり、熱輻射光源Qの基本構成においては、MIM積層部Mを構成する白金層P、共鳴用透明酸化物層R、及び、白金層P、並びに、放射用透明酸化物層Nbが、この記載順に、基板Kの上部に順次積層されている。
尚、以下の記載において、MIM積層部Mにおける基板Kに隣接する白金層Pを、第1白金層P1と呼称し、MIM積層部Mにおける放射用透明酸化物層Nbに隣接する白金層Pを、第2白金層P2と呼称する。
In the basic configuration of the thermal radiation light source Q shown in FIG. 1, the radiation control section Na includes one MIM laminated section M.
That is, in the basic configuration of the thermal radiation light source Q, the platinum layer P, the resonance transparent oxide layer R, the platinum layer P, and the radiation transparent oxide layer Nb that form the MIM laminated portion M are described in this description. In this order, they are sequentially stacked on the substrate K.
In the following description, the platinum layer P adjacent to the substrate K in the MIM laminated portion M is referred to as the first platinum layer P1, and the platinum layer P adjacent to the radiation transparent oxide layer Nb in the MIM laminated portion M is referred to as the platinum layer P. , Second platinum layer P2.

そして、熱輻射層Nを基板Kにて高温状態(例えば、800℃)に加熱することにより、熱輻射光源Qが熱輻射層Nから輻射光Hを放射するように構成されている。
具体的には、輻射光Hとして、4μm以下の狭帯域の波長(例えば、波長が0.8μm以上で2.5μm未満の近赤外光及び波長が2.5μm以上で4μm以下の中赤外光を含む狭帯域の波長)において大きな輻射率(放射率)を有し、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光)において小さな輻射率(放射率)を有する輻射光Hを放射するように構成されている。
Then, the heat radiation layer N is configured to emit radiation light H from the heat radiation layer N by heating the heat radiation layer N to a high temperature state (for example, 800 ° C.) on the substrate K.
Specifically, as the radiant light H, a narrow band wavelength of 4 μm or less (for example, near-infrared light having a wavelength of 0.8 μm or more and less than 2.5 μm and mid-infrared light having a wavelength of 2.5 μm or more and 4 μm or less It emits radiant light H having a large emissivity (emissivity) at a narrow band wavelength including light and a small emissivity (emissivity) at a wavelength larger than 4 μm (that is, far infrared light). Is configured.

つまり、熱輻射層Nが基板Kにて高温状態(例えば、800℃)に加熱されると、輻射制御部Naが備えるMIM積層部Mにおける白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)が、輻射光を放射することになり、その輻射光(白金からの輻射光)の輻射率(放射率)は、図3に示すように、4μm以下の波長においては、短波長に向けて漸増する傾向となり、4μmよりも大きな波長において低い値を維持することになる。   That is, when the heat radiation layer N is heated to a high temperature state (for example, 800 ° C.) on the substrate K, the platinum layer P (first platinum layer P1 and second platinum layer P1) in the MIM laminated portion M included in the radiation control unit Na is provided. P2) emits radiant light, and the emissivity (emissivity) of the radiant light (radiant light from platinum) is directed to a short wavelength at a wavelength of 4 μm or less as shown in FIG. Will tend to gradually increase, and a low value will be maintained at wavelengths larger than 4 μm.

そして、MIM積層部Mが備える共鳴用透明酸化物層Rの厚さが、4μm以下の波長を共鳴波長とする厚さであるから、MIM積層部Mの白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)の輻射光のうちの4μm以下の波長(つまり、中赤外光以下の狭帯域の波長)が共鳴作用により増幅される結果、輻射制御部Naが、4μm以下の狭帯域の波長(例えば、波長が0.8μm以上で2.5μm未満の近赤外光及び波長が2.5μm以上で4μm以下の中赤外光を含む狭帯域の波長)において大きな輻射率(放射率)を有し、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光)において小さな輻射率(放射率)を有するものとなり、その結果、増幅された4μm以下の波長の輻射光Hが、放射用透明酸化物層Nbから外部に放出されることになる。   Since the resonant transparent oxide layer R included in the MIM laminated portion M has a thickness having a resonance wavelength of 4 μm or less, the platinum layer P of the MIM laminated portion M (first platinum layer P1 and The wavelength of 4 μm or less (that is, the wavelength of the narrow band of the mid-infrared light) of the radiant light of the second platinum layer P2) is amplified by the resonance action, and as a result, the radiation controller Na has the narrow band of 4 μm or less. Emissivity (emissivity) at a wavelength (for example, a narrow band wavelength including near-infrared light having a wavelength of 0.8 μm or more and less than 2.5 μm and mid-infrared light having a wavelength of 2.5 μm or more and 4 μm or less) ) And having a small emissivity (emissivity) at a wavelength larger than 4 μm (that is, far infrared light), and as a result, the amplified radiant light H having a wavelength of 4 μm or less is transparent for emission. It is released from the oxide layer Nb to the outside.

説明を加えると、MIMは、metal insulator metalを意味するものであって、MIM積層部Mは、白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)の輻射光のうちの4μm以下の波長の輻射光を、熱輻射層Nと基板Kとの積層方向に沿って並ぶ一対の白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)の間で繰り返し反射させることにより、4μm以下の波長の輻射光を増幅させ、この増幅された4μm以下の波長の輻射光を、放射用透明酸化物層Nbから外部に放出されることになる。   In addition, MIM means a metal insulator metal, and the MIM laminated portion M is 4 μm or less of the radiated light of the platinum layer P (first platinum layer P1 and second platinum layer P2). 4 μm or less by repeatedly reflecting radiant light of a wavelength between a pair of platinum layers P (first platinum layer P1 and second platinum layer P2) arranged along the stacking direction of the thermal radiation layer N and the substrate K. The amplified radiant light having a wavelength of 4 μm or less is emitted to the outside from the transparent oxide layer for emission Nb.

つまり、4μm以下の波長の輻射光が、熱輻射層Nと基板Kとの積層方向に沿って並ぶ白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)の間で繰り返し反射しながら増幅され、4μm以下の波長の輻射光の一部が、放射用透明酸化物層Nbの存在側に透過して、放射用透明酸化物層Nbから外部に放出されることになるのであり、その結果、増幅された4μm以下の波長の輻射光が放射用透明酸化物層Nbから外部に放出されることになる。   That is, radiated light having a wavelength of 4 μm or less is amplified while being repeatedly reflected between the platinum layers P (first platinum layer P1 and second platinum layer P2) arranged along the stacking direction of the thermal radiation layer N and the substrate K. Then, a part of the radiant light having a wavelength of 4 μm or less is transmitted to the existing side of the radiation transparent oxide layer Nb and is emitted to the outside from the radiation transparent oxide layer Nb. The amplified radiation light having a wavelength of 4 μm or less is emitted to the outside from the radiation transparent oxide layer Nb.

これに対して、白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)が放射する輻射光のうちの4μmよりも大きな波長の輻射光は、共鳴作用により増幅されることが少ない状態で、放射用透明酸化物層から外部に放出されることになる。
その結果、熱輻射光源Qから放射される輻射光H(放射用透明酸化物層Nbから外部に放出される輻射光)が、4μm以下の狭帯域の波長(つまり、中赤外光以下の狭帯域の波長)において大きな輻射率(放射率)を有し、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光の波長)において小さな輻射率(放射率)を有するものとなる。
On the other hand, of the radiation emitted by the platinum layer P (first platinum layer P1 and second platinum layer P2), radiation with a wavelength greater than 4 μm is less likely to be amplified by resonance. , From the transparent oxide layer for radiation to the outside.
As a result, the radiant light H emitted from the thermal radiant light source Q (radiant light emitted to the outside from the radiation transparent oxide layer Nb) has a wavelength in a narrow band of 4 μm or less (that is, a narrow wavelength of mid infrared light or less). It has a large emissivity (emissivity) at a wavelength of a band) and a small emissivity (emissivity) at a wavelength larger than 4 μm (that is, a wavelength of far infrared light).

ところで、熱輻射層Nを加熱するために高温状態になる基板Kからは、輻射光が放射されるが、その輻射光の輻射制御部Naへの透過が、第1白金層P1にて遮蔽されることになる。換言すれば、第1白金層P1の厚さは、基板Kからの輻射光を遮蔽できる厚さである。   By the way, radiant light is radiated from the substrate K which is in a high temperature state for heating the thermal radiative layer N, but transmission of the radiant light to the radiation control section Na is blocked by the first platinum layer P1. Will be. In other words, the thickness of the first platinum layer P1 is a thickness that can shield the radiation light from the substrate K.

また、放射用透明酸化物層Nbが白金より屈折率が大きくかつ空気よりも屈折率が小さなものであるから、放射用透明酸化物層Nbの存在側に位置する白金層P(第2白金層P2)の反射率が低減されることになり、輻射制御部Naから放射される輻射光を外部に良好に放出させることができる。   In addition, since the radiation transparent oxide layer Nb has a higher refractive index than platinum and a smaller refractive index than air, the platinum layer P (second platinum layer) located on the side where the radiation transparent oxide layer Nb exists. Since the reflectance of P2) is reduced, the radiant light emitted from the radiation control unit Na can be favorably emitted to the outside.

尚、MIM積層部Mに備えさせる白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)のうちの基板Kに隣接する白金層P(第1白金層P1)は、基板Kの輻射光を遮蔽する必要があり、他の白金層P(第2白金層P2)は、輻射光の一部を透過させる必要があるから、基板Kに隣接する白金層P(第1白金層P1)が、他の白金層P(第2白金層P2)よりも厚く形成されることになるため、白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)のうちの基板Kに隣接する白金層P(第1白金層P1)の輻射強度が、他の白金層P(第2白金層P2)よりも大きくなる。   Of the platinum layers P (first platinum layer P1 and second platinum layer P2) provided in the MIM laminated portion M, the platinum layer P (first platinum layer P1) adjacent to the substrate K is the radiation of the substrate K. The other platinum layer P (second platinum layer P2) needs to transmit a part of the radiant light, so that the platinum layer P (first platinum layer P1) adjacent to the substrate K is , The platinum layer adjacent to the substrate K of the platinum layer P (first platinum layer P1 and second platinum layer P2) because it is formed thicker than the other platinum layer P (second platinum layer P2). The radiation intensity of P (first platinum layer P1) is higher than that of other platinum layers P (second platinum layer P2).

ちなみに、本発明の熱輻射光源Qは、「4μm以下の輻射率が大きくなり、0.8μmから4μmの間(近赤外〜中赤外域)の輻射率の最大値が90%以上となり、一方で、4μm以上の遠赤外域の輻射ピークは小さく、輻射率のピークを持たない」という構成(以下、適正構成と呼称)を備えることが望ましいものである。   By the way, the thermal radiation light source Q of the present invention "has a large emissivity of 4 μm or less, and the maximum emissivity between 0.8 μm and 4 μm (near infrared to mid-infrared region) is 90% or more. The radiation peak in the far infrared region of 4 μm or more is small and does not have the peak of the emissivity ”(hereinafter referred to as an appropriate configuration).

〔基本構成の構造例の説明〕
次に、熱輻射光源Qの基本構成における構造例を説明する。以下に説明する構造例は、放射用透明酸化物層Nb及び共鳴用透明酸化物層Rを形成する透明酸化物がアルミナ(酸化アルミニウム、Al)である。尚、基板Kは任意のものを使用できるが、基板Kの詳細は後述する。
[Explanation of structural example of basic configuration]
Next, a structural example of the basic configuration of the thermal radiation light source Q will be described. In the structural example described below, the transparent oxide forming the radiation transparent oxide layer Nb and the resonance transparent oxide layer R is alumina (aluminum oxide, Al 2 O 3 ). Any substrate can be used as the substrate K, but details of the substrate K will be described later.

以下に説明する構造例は、図2の表に示すように、構造1〜構造4の4例である。尚、図2の表においては、基板Kを層No1、第1白金層P1を層No2、共鳴用透明酸化物層Rを層No3、第2白金層P2を層No4、放射用透明酸化物層Nbを層No5と記載する。   The structural examples described below are four examples of structure 1 to structure 4 as shown in the table of FIG. In the table of FIG. 2, the substrate K is the layer No1, the first platinum layer P1 is the layer No2, the resonance transparent oxide layer R is the layer No3, the second platinum layer P2 is the layer No4, and the radiation transparent oxide layer. Nb is described as Layer No. 5.

構造1〜構造4の熱輻射光源Qは、図3に示すように、波長が0.8μm以上で2.5μm未満の近赤外光及び波長が2.5μm以上で4μm以下の中赤外光を含む狭帯域の波長において大きな輻射率(放射率)を有し、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光)において小さな輻射率(放射率)を有する輻射光Hを放射する。   As shown in FIG. 3, the thermal radiation light source Q having the structures 1 to 4 has near-infrared light having a wavelength of 0.8 μm or more and less than 2.5 μm and mid-infrared light having a wavelength of 2.5 μm or more and 4 μm or less. The radiant light H has a large emissivity (emissivity) at a narrow band of wavelengths including and has a small emissivity (emissivity) at a wavelength larger than 4 μm (that is, far infrared light).

そして、層No3の共鳴用透明酸化物層Rの膜厚(厚さ)が薄い場合は、共鳴周波数が短波長化するので輻射率のピーク位置が短波長側になり、層No3の共鳴用透明酸化物層Rの膜厚(厚さ)が厚い場合は、共鳴周波数が長波長化するので、輻射率のピークが長波長に移動する傾向となる。   When the thickness (thickness) of the resonance transparent oxide layer R of the layer No. 3 is thin, the resonance frequency is shortened, so the peak position of the emissivity is on the short wavelength side, and the resonance transparency of the layer No. 3 is transparent. When the thickness (thickness) of the oxide layer R is large, the resonance frequency has a long wavelength, and therefore the emissivity peak tends to move to a long wavelength.

また、層No4の第2白金層P2の膜厚(厚さ)が厚い場合は、輻射率のスペクトルのピークが狭帯域化し、層No4の第2白金層P2の膜厚(厚さ)が薄い場合は、輻射率のスペクトルのピークが広帯域化する傾向となる。
さらに、層No5の放射用透明酸化物層Nbの膜厚(厚さ)が厚くなるほど、輻射率のスペクトルが長波長側に移動する傾向となる。
When the film thickness (thickness) of the second platinum layer P2 of the layer No4 is thick, the peak of the spectrum of the emissivity is narrowed, and the film thickness (thickness) of the second platinum layer P2 of the layer No4 is thin. In this case, the peak of the emissivity spectrum tends to be broadened.
Furthermore, as the film thickness (thickness) of the radiation transparent oxide layer Nb of the layer No. 5 increases, the emissivity spectrum tends to move to the long wavelength side.

熱輻射光源Qを上述の適正構成とする場合には、第1白金層P1の膜厚(厚さ)の好適範囲は、例えば、10nm以上であり、第2白金層P2の膜厚(厚さ)の好適範囲は、例えば、1.5nm以上18nm以下である。
以下、第1白金層P1及び第2白金層P2の膜厚(厚さ)の好適範囲について説明を加える。
When the thermal radiation light source Q has the above-mentioned proper configuration, the preferable range of the film thickness (thickness) of the first platinum layer P1 is, for example, 10 nm or more, and the film thickness (thickness of the second platinum layer P2 is The preferable range of () is, for example, 1.5 nm or more and 18 nm or less.
Hereinafter, the suitable range of the film thickness (thickness) of the first platinum layer P1 and the second platinum layer P2 will be described.

図11は、構造2の熱輻射光源Qにおいて、第1白金層P1の膜厚(厚さ)と輻射率と関係を例示する。第1白金層P1の膜厚(厚さ)を5〜150nmまで変えた場合において、第1白金層P1の膜厚(厚さ)が、5nmの場合には、輻射率のピークが90%を超えないが、10nmの場合には、輻射率のピークが90%を超えることになる。
また、第1白金層P1の膜厚(厚さ)を厚くしていくと、だんだん輻射スペクトルが変化しなくなり、膜厚(厚さ)が60nmあたりから、ほぼ、輻射スペクトルが固定される。このように、第1白金層P1の膜厚(厚さ)の規定に上限は存在しない。
以上の結果により、第1白金層P1の膜厚(厚さ)の好適な範囲は、例えば、10nm以上である。
FIG. 11 illustrates the relationship between the film thickness (thickness) of the first platinum layer P1 and the emissivity in the thermal radiation light source Q having the structure 2. When the film thickness (thickness) of the first platinum layer P1 is changed to 5 to 150 nm and the film thickness (thickness) of the first platinum layer P1 is 5 nm, the peak of the emissivity is 90%. Although it does not exceed, the peak of emissivity exceeds 90% in the case of 10 nm.
Further, when the film thickness (thickness) of the first platinum layer P1 is increased, the radiation spectrum does not gradually change, and the radiation spectrum is almost fixed when the film thickness (thickness) is around 60 nm. As described above, there is no upper limit to the regulation of the film thickness (thickness) of the first platinum layer P1.
From the above results, the preferable range of the film thickness (thickness) of the first platinum layer P1 is, for example, 10 nm or more.

図12は、第2白金層P2の膜厚(厚さ)と輻射率との関係を例示する。ただし、図12は、第1白金層P1の厚さを150nm、共鳴用透明酸化物層R1の厚さを140nm、放射用透明酸化物層Nbの厚さを75nmとした場合において、第2白金層P2の膜厚(厚さ)を、1nm、1.5nm、6nmに変化させたときの輻射スペクトルを例示する。
第2白金層P2の膜厚が、1.5nmよりも厚いと輻射率のピークが90%を超えるが、それより薄くなると、輻射率のピークが90%を超えなくなる。
FIG. 12 illustrates the relationship between the film thickness (thickness) of the second platinum layer P2 and the emissivity. However, in FIG. 12, when the thickness of the first platinum layer P1 is 150 nm, the thickness of the transparent oxide layer for resonance R1 is 140 nm, and the thickness of the transparent oxide layer for radiation Nb is 75 nm, the second platinum is The radiation spectrum when the film thickness (thickness) of the layer P2 is changed to 1 nm, 1.5 nm, and 6 nm is illustrated.
When the thickness of the second platinum layer P2 is thicker than 1.5 nm, the peak of emissivity exceeds 90%, but when it is thinner than that, the peak of emissivity does not exceed 90%.

図13は、第2白金層P2の膜厚(厚さ)と輻射率との関係を例示する。ただし、図13は、第1白金層P1の厚さを150nm、第1共鳴用透明酸化物層R1の厚さを140nm、放射用透明酸化物層Nbの厚さを100nmとした場合において、第2白金層P2の膜厚(厚さ)を、6nm、15nm、18nm、25nmに変化させたときの輻射スペクトルである。
第2白金層P2の膜厚が、19nmのときに輻射率のピークが90%となり、19nmよりも厚くなると、輻射率のピークが小さくなる。
以上の結果により、第2白金層P2の膜厚(厚さ)の好適範囲は、例えば、1.5nm以上18nm以下である。
FIG. 13 illustrates the relationship between the film thickness (thickness) of the second platinum layer P2 and the emissivity. However, FIG. 13 shows the case where the thickness of the first platinum layer P1 is 150 nm, the thickness of the first resonance transparent oxide layer R1 is 140 nm, and the thickness of the radiation transparent oxide layer Nb is 100 nm. It is a radiation spectrum when the film thickness (thickness) of 2 platinum layer P2 is changed to 6 nm, 15 nm, 18 nm, and 25 nm.
When the thickness of the second platinum layer P2 is 19 nm, the peak of the emissivity is 90%, and when it is thicker than 19 nm, the peak of the emissivity is small.
From the above results, the preferable range of the film thickness (thickness) of the second platinum layer P2 is, for example, 1.5 nm or more and 18 nm or less.

熱輻射光源Qを上述した適正構成とする場合において、4μm以下の波長を共鳴波長とする共鳴用透明酸化物層Rの厚さ(膜厚)の好適範囲は、透明酸化物がアルミナ(Al)であるときには、60nm以上1050nm以下である。
以下、アルミナ(Al)で形成される共鳴用透明酸化物層Rの厚さ(膜厚)の好適範囲について説明を加える。
In the case where the thermal radiation light source Q has the above-mentioned proper configuration, the preferable range of the thickness (film thickness) of the transparent transparent oxide layer R for resonance having a resonance wavelength of 4 μm or less is that the transparent oxide is alumina (Al 2 When it is O 3 ), it is 60 nm or more and 1050 nm or less.
Hereinafter, a suitable range of the thickness (film thickness) of the resonance transparent oxide layer R formed of alumina (Al 2 O 3 ) will be described.

図14は、共鳴用透明酸化物層Rの厚さ(膜厚)と熱輻射光源Qの輻射率との関係を示すものである。ただし、図14は、第1白金層P1の厚さを150nm、第2白金層P2の厚さを6.6nm、放射用透明酸化物層Nbの厚さを94nmとした場合において、共鳴用透明酸化物層Rの膜厚(厚さ)を、40nm、60nm、80nm、100nmに変化させたときの輻射スペクトルを例示する。
この図14より、輻射率がピークとなる800nmの輻射率が90%以上となる共鳴用透明酸化物層Rの膜厚(厚さ)の下限は、60nmであることが分かる。
FIG. 14 shows the relationship between the thickness (film thickness) of the resonant transparent oxide layer R and the emissivity of the thermal radiation light source Q. However, FIG. 14 shows that when the thickness of the first platinum layer P1 is 150 nm, the thickness of the second platinum layer P2 is 6.6 nm, and the thickness of the radiation transparent oxide layer Nb is 94 nm, the resonance transparent The radiation spectrum when the film thickness (thickness) of the oxide layer R is changed to 40 nm, 60 nm, 80 nm, and 100 nm is illustrated.
It can be seen from FIG. 14 that the lower limit of the film thickness (thickness) of the transparent transparent oxide layer R for resonance at which the emissivity at a peak of 800 nm is 90% or more is 60 nm.

図15は、共鳴用透明酸化物層Rの厚さ(膜厚)と熱輻射光源Qの輻射率との関係を示す。ただし、図15は、第1白金層P1の厚さを150nm、第2白金層P2の厚さを10nm、放射用透明酸化物層Nbの厚さを100nmとした場合において、共鳴用透明酸化物層Rの膜厚(厚さ)を、800nm、1050nm、1200nmに変化させたときの輻射スペクトルを例示する。
この図15より、共鳴用透明酸化物層Rの膜厚(厚さ)が1050nmよりも厚くなると、4000nmよりも長波域(遠赤外域)に輻射率のピークがでることが分かる。
以上の結果、4μm以下の波長を共鳴波長とする共鳴用透明酸化物層Rの厚さ(膜厚)の好適範囲は、透明酸化物がアルミナ(Al)であるときには、60nm以上1050nm以下である。
FIG. 15 shows the relationship between the thickness (film thickness) of the resonant transparent oxide layer R and the emissivity of the thermal radiation light source Q. However, FIG. 15 shows that when the thickness of the first platinum layer P1 is 150 nm, the thickness of the second platinum layer P2 is 10 nm, and the thickness of the radiation transparent oxide layer Nb is 100 nm, the resonance transparent oxide. The radiation spectrum when the film thickness (thickness) of the layer R is changed to 800 nm, 1050 nm, and 1200 nm is illustrated.
From FIG. 15, it can be seen that when the thickness (thickness) of the transparent transparent oxide layer R for resonance becomes thicker than 1050 nm, a peak of the emissivity appears in a long wave region (far infrared region) longer than 4000 nm.
As a result, when the transparent oxide is alumina (Al 2 O 3 ), the preferable range of the thickness (film thickness) of the transparent oxide layer for resonance R having a resonance wavelength of 4 μm or less is 60 nm or more and 1050 nm. It is the following.

ところで、共鳴用透明酸化物層Rの厚さ(膜厚)の好適範囲は、透明酸化物の屈折率により変化する。
好適範囲の下限は、
(材料毎の膜厚の下限(単位:nm))=−30.4n+108となる。なお、nは材料毎の屈折率である。
また、好適範囲の上限は、
(材料毎の膜厚の上限(単位:nm))=−600n+2030となる。なお、nは材料毎の屈折率である。
By the way, the preferable range of the thickness (film thickness) of the transparent oxide layer for resonance R changes depending on the refractive index of the transparent oxide.
The lower limit of the preferred range is
(Lower limit of film thickness for each material (unit: nm)) = − 30.4n + 108. Note that n is the refractive index of each material.
The upper limit of the preferred range is
(Upper limit of film thickness for each material (unit: nm)) = − 600n + 2030. Note that n is the refractive index of each material.

ちなみに、熱輻射光源Qを上述した適正構成とする場合において、層No5の放射用透明酸化物層Nbの膜厚(厚さ)の好適な範囲は、例えば、50nm以上500nm以下である。   By the way, in the case where the thermal radiation light source Q has the above-mentioned proper configuration, a preferable range of the film thickness (thickness) of the transparent oxide layer Nb for radiation of the layer No. 5 is, for example, 50 nm or more and 500 nm or less.

尚、図3には、上述の如く、白金(白金のみ)の輻射スペクトルを示しているが、この白金(白金のみ)の輻射スペクトルと構造1〜構造4の輻射スペクトルを対比することにより、近赤外〜中赤外域で輻射率が増大していること、輻射率の大きな部分と小さな部分のコントラストが増加していることがわかる。   As described above, FIG. 3 shows the radiation spectrum of platinum (platinum only). By comparing the radiation spectrum of platinum (platinum only) with the radiation spectra of structure 1 to structure 4, It can be seen that the emissivity is increased in the infrared to mid-infrared region, and the contrast between the high emissivity portion and the low emissivity portion is increased.

〔基本構成の別形態〕
上述した基本構成においては、輻射制御部Naが、1つのMIM積層部Mを備える場合を例示したが、輻射制御部Naが、複数のMIM積層部Mを備えるようにしてもよい。
尚、複数のMIM積層部Mが備えられるとは、熱輻射層Nと基板Kとの積層方向に沿って並ぶ白金層Pを3つ以上設け、それら白金層Pにおける隣接するもの同士の間に、共鳴用透明酸化物層Rを位置させる形態を意味するものである。
[Another form of basic configuration]
In the above-described basic configuration, the radiation control unit Na includes one MIM stacking unit M, but the radiation control unit Na may include a plurality of MIM stacking units M.
It is to be noted that the provision of a plurality of MIM laminated portions M means that three or more platinum layers P arranged in the lamination direction of the heat radiation layer N and the substrate K are provided, and the platinum layers P are arranged between adjacent ones. It means a form in which the transparent oxide layer R for resonance is positioned.

図4は、輻射制御部Naが2つのMIM積層部Mを備える場合を例示し、以下、例示する熱輻射光源Qを構造5と呼称する。
構造5は、白金層Pとして、基板Kに隣接する第1白金層P1、放射用透明酸化物層Nbに隣接する第2白金層P2、及び、第1白金層P1と第2白金層P2の間に位置する第3白金層P3を備えている。
FIG. 4 exemplifies a case where the radiation control unit Na includes two MIM laminated units M, and hereinafter, the exemplified thermal radiation light source Q is referred to as a structure 5.
The structure 5 has, as the platinum layer P, a first platinum layer P1 adjacent to the substrate K, a second platinum layer P2 adjacent to the transparent radiation oxide layer Nb, and a first platinum layer P1 and a second platinum layer P2. It has a third platinum layer P3 located in between.

また、共鳴用透明酸化物層Rとして、第1白金層P1と第3白金層P3の間に位置する第1共鳴用透明酸化物層R1、及び、第2白金層P2と第3白金層P3の間に位置する第2共鳴用透明酸化物層R2とを備えている。
構造5は、放射用透明酸化物層Nb及び共鳴用透明酸化物層Rを形成する透明酸化物がアルミナ(Al)である。尚、基板Kは任意のものを使用できるが、基板Kの詳細は後述する。
As the resonance transparent oxide layer R, the first resonance transparent oxide layer R1 located between the first platinum layer P1 and the third platinum layer P3, and the second platinum layer P2 and the third platinum layer P3. And a second transparent transparent oxide layer R2 for resonance.
In Structure 5, the transparent oxide forming the radiation transparent oxide layer Nb and the resonance transparent oxide layer R is alumina (Al 2 O 3 ). Any substrate can be used as the substrate K, but details of the substrate K will be described later.

そして、第1白金層P1、第3白金層P3、及び、第1共鳴用透明酸化物層R1からひとつのMIM積層部Mが構成され、第2白金層P2、第3白金層P3、及び、第2共鳴用透明酸化物層R2からひとつのMIM積層部Mが構成されることになり、その結果、輻射制御部Naが2つのMIM積層部Mを備えることになる。   Then, one MIM laminated part M is composed of the first platinum layer P1, the third platinum layer P3, and the first resonance transparent oxide layer R1, and the second platinum layer P2, the third platinum layer P3, and One MIM laminated portion M is configured from the second transparent transparent oxide layer R2, and as a result, the radiation control unit Na includes two MIM laminated portions M.

構造5において、第1白金層P1の厚さを150nm、第1共鳴用透明酸化物層R1の厚さを65nm、第3白金層P3の厚さを8nm、第2共鳴用透明酸化物層R2の厚さを145nm、第2白金層P2の厚さを5nm、放射用透明酸化物層Nbの厚さを72nmとした場合の輻射スペクトルを、図5に示す。
尚、図5には、上述した構造1の輻射スペクトルを併記する。
In Structure 5, the thickness of the first platinum layer P1 is 150 nm, the thickness of the first resonance transparent oxide layer R1 is 65 nm, the thickness of the third platinum layer P3 is 8 nm, and the second resonance transparent oxide layer R2. 5 shows a radiation spectrum in the case where the thickness of the second platinum layer P2 is 5 nm and the thickness of the transparent oxide layer for radiation Nb is 72 nm.
In addition, the radiation spectrum of the above-mentioned structure 1 is also shown in FIG.

構造5においては、2つのMIM積層部Mの共鳴周波数を変えているため、図5に示すように、波長が0.4μm以上で0.8μm未満の可視光の波長でも共鳴できることになり、増幅された4μm以下の波長の輻射光Hとして、波長が0.8μm以上で2.5μm未満の近赤外光及び波長が2.5μm以上で4μm以下の中赤外光に加えて、波長が0.4μm以上で0.8μm未満の可視光や、波長が0.4未満の紫外光を含む輻射光Hが得られることになる。   In the structure 5, since the resonance frequencies of the two MIM laminated portions M are changed, as shown in FIG. 5, it becomes possible to resonate even in the wavelength of visible light having a wavelength of 0.4 μm or more and less than 0.8 μm. As the radiated light H having a wavelength of 4 μm or less, a wavelength of 0 μm is added to near-infrared light having a wavelength of 0.8 μm or more and less than 2.5 μm and mid-infrared light having a wavelength of 2.5 μm or more and 4 μm or less. Radiation light H including visible light having a wavelength of 0.4 μm or more and less than 0.8 μm and ultraviolet light having a wavelength of less than 0.4 is obtained.

〔透明酸化物の種別について〕
熱輻射光源Qの上記基本構成及び基本構成の別形態においては、放射用透明酸化物層Nb及び共鳴用透明酸化物層Rを形成する透明酸化物がアルミナ(Al)である場合を例示したが、透明酸化物としては、五酸化タンタル(Ta)、二酸化ケイ素(SiO)、五酸化ニオブ(Nb)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO)、酸化ハフニウム(HfO)等を使用できる。
尚、アルミナ(Al)及び酸化チタン(TiO)は酸素拡散係数が小さいものであるから、放射用透明酸化物層Nb及び共鳴用透明酸化物層Rを形成する透明酸化物として特に好ましい。
[Type of transparent oxide]
In the above basic configuration of the thermal radiation light source Q and another mode of the basic configuration, the case where the transparent oxide forming the radiation transparent oxide layer Nb and the resonance transparent oxide layer R is alumina (Al 2 O 3 ). Although illustrated, examples of the transparent oxide include tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), silicon dioxide (SiO 2 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 ), Hafnium oxide (HfO 2 ) or the like can be used.
Since alumina (Al 2 O 3 ) and titanium oxide (TiO 2 ) have a small oxygen diffusion coefficient, they are particularly useful as transparent oxides for forming the radiation transparent oxide layer Nb and the resonance transparent oxide layer R. preferable.

図6には、上述の基本構成において、透明酸化物を異ならせた場合の輻射スペクトルを例示する。つまり、第1白金層P1の厚さを150nm、共鳴用透明酸化物層Rの厚さを120nm、第2白金層P2の厚さを8nm、放射用透明酸化物層Nbの厚さを120nmとした場合において、放射用透明酸化物層Nb及び共鳴用透明酸化物層Rを形成する透明酸化物を異ならせた場合の輻射スペクトルを例示する。   FIG. 6 illustrates a radiation spectrum when the transparent oxide is different in the above-mentioned basic configuration. That is, the thickness of the first platinum layer P1 is 150 nm, the thickness of the resonance transparent oxide layer R is 120 nm, the thickness of the second platinum layer P2 is 8 nm, and the thickness of the radiation transparent oxide layer Nb is 120 nm. In such a case, the radiation spectrum will be exemplified when the transparent oxides forming the radiation transparent oxide layer Nb and the resonance transparent oxide layer R are different.

図6に示すように、放射用透明酸化物層Nb及び共鳴用透明酸化物層Rを形成する透明酸化物として、五酸化タンタル(Ta)、二酸化ケイ素(SiO)、五酸化ニオブ(Nb)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO)、酸化ハフニウム(HfO)を用いても、増幅された4μm以下の波長の輻射光Hを放射することができる。 As shown in FIG. 6, tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), silicon dioxide (SiO 2 ), and niobium pentoxide are used as transparent oxides forming the radiation transparent oxide layer Nb and the resonance transparent oxide layer R. Even with (Nb 2 O 5 ), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 ), or hafnium oxide (HfO 2 ), the amplified radiant light H having a wavelength of 4 μm or less can be emitted.

〔熱輻射光源の具体構成〕
熱輻射光源Qの具体構成としては、図7に示すように、基板Kと輻射制御部Naにおける基板Kに隣接する白金層P(第1白金層P1)との間に、基板用密着層S1が積層され、また、MIM積層部Mにおける白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)と共鳴用透明酸化物層Rとの間、及び、放射用透明酸化物層Nbと輻射制御部Naにおける放射用透明酸化物層Nbに隣接する白金層P(第2白金層P2)との間の夫々に、白金用密着層S2が積層されている構成である。
[Specific configuration of thermal radiation light source]
As a specific configuration of the thermal radiation light source Q, as shown in FIG. 7, the substrate adhesion layer S1 is provided between the substrate K and the platinum layer P (first platinum layer P1) adjacent to the substrate K in the radiation control unit Na. Are laminated, and between the platinum layer P (first platinum layer P1 and second platinum layer P2) and the transparent oxide layer R for resonance in the MIM laminated portion M, and the transparent oxide layer Nb for radiation and radiation. The adhesion layer S2 for platinum is laminated between the platinum layer P (second platinum layer P2) adjacent to the radiation transparent oxide layer Nb in the control unit Na.

すなわち、基板Kと輻射制御部Naにおける基板Kに隣接する白金層P(第1白金層P1)との間に、基板用密着層S1が積層されているから、輻射制御部Naが基板Kにて加熱された際に、輻射制御部Naが基板Kから剥がれることが抑制される。   That is, since the substrate adhesion layer S1 is laminated between the substrate K and the platinum layer P (first platinum layer P1) adjacent to the substrate K in the radiation control unit Na, the radiation control unit Na is attached to the substrate K. The radiation controller Na is prevented from peeling off from the substrate K when heated by heating.

つまり、基板Kの熱膨張率と複数の薄い膜を積層した輻射制御部Naの熱膨張率とは大きく異なるため、輻射制御部Naが基板Kにて加熱された際に、輻射制御部Naが基板Kから剥がれる虞があるが、基板Kと輻射制御部Naにおける基板Kに隣接する白金層P(第1白金層P1)とが、基板用密着層S1にて密着性を高められていることにより、輻射制御部Naが基板Kから剥がれることが抑制される。   That is, since the coefficient of thermal expansion of the substrate K and the coefficient of thermal expansion of the radiation control unit Na in which a plurality of thin films are laminated are significantly different, when the radiation control unit Na is heated by the substrate K, the radiation control unit Na changes. Although there is a risk of peeling from the substrate K, the adhesion between the substrate K and the platinum layer P (first platinum layer P1) adjacent to the substrate K in the radiation control unit Na is enhanced by the substrate adhesion layer S1. This prevents the radiation control unit Na from peeling off from the substrate K.

また、白金用密着層S2が、MIM積層部Mにおける白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)と共鳴用透明酸化物層Rとの間、及び、放射用透明酸化物層Nbと輻射制御部Naにおける放射用透明酸化物層Nbに隣接する白金層P(第2白金層P2)との間に設けられているから、輻射制御部Naが基板Kにて高温状態に加熱された際に、MIM積層部Mにおける白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)が流動して凝集することが抑制され、白金層Pと共鳴用透明酸化物層Rとが剥離することや、白金層Pと放射用透明酸化物層Nbとが剥離することが抑制される。   Moreover, the platinum adhesion layer S2 is provided between the platinum layer P (first platinum layer P1 and second platinum layer P2) and the resonance transparent oxide layer R in the MIM laminated portion M, and the radiation transparent oxide layer. Since it is provided between Nb and the platinum layer P (second platinum layer P2) adjacent to the radiation transparent oxide layer Nb in the radiation controller Na, the radiation controller Na is heated to a high temperature on the substrate K. At this time, the platinum layer P (first platinum layer P1 and second platinum layer P2) in the MIM laminated portion M is prevented from flowing and aggregating, and the platinum layer P and the transparent oxide layer R for resonance are separated. Peeling off and peeling between the platinum layer P and the radiation transparent oxide layer Nb are suppressed.

つまり、白金と透明酸化物との密着性が低いため、輻射制御部Naが基板Kにて高温状態に加熱された際に、共鳴用透明酸化物層Rに隣接する白金層Pや放射用透明酸化物層Nbに隣接する白金層Pが流動して凝集する虞があるが、白金用密着層S2が積層されることにより、共鳴用透明酸化物層Rに隣接する白金層Pの共鳴用透明酸化物層Rに対する密着性や、放射用透明酸化物層Nbに隣接する白金層Pの放射用透明酸化物層Nbに対する密着性が高められることにより、輻射制御部Naが基板Kにて高温状態に加熱された際に、MIM積層部Mにおける白金層Pが流動して凝集することが抑制される。   That is, since the adhesion between the platinum and the transparent oxide is low, when the radiation control section Na is heated to a high temperature state on the substrate K, the platinum layer P adjacent to the resonant transparent oxide layer R and the transparent radiation layer are arranged. Although the platinum layer P adjacent to the oxide layer Nb may flow and aggregate, the platinum adhesion layer S2 is laminated, so that the resonance transparent platinum layer P adjacent to the resonance transparent oxide layer R is transparent. By increasing the adhesion to the oxide layer R and the adhesion of the platinum layer P adjacent to the radiation transparent oxide layer Nb to the radiation transparent oxide layer Nb, the radiation control unit Na is in a high temperature state on the substrate K. When heated to a high temperature, the platinum layer P in the MIM laminated portion M is prevented from flowing and aggregating.

基板用密着層S1及び白金用密着層S2を形成する材料としては、チタン(Ti)やクロム(Cr)が、融点及び密着性の観点から優れている。特に、チタン(Ti)が望ましい。以下、基板用密着層S1及び白金用密着層S2がチタン(Ti)にて形成されているものとして説明する。   Titanium (Ti) and chromium (Cr) are excellent materials for forming the substrate adhesion layer S1 and the platinum adhesion layer S2 from the viewpoint of melting point and adhesion. In particular, titanium (Ti) is desirable. Hereinafter, it is assumed that the substrate adhesion layer S1 and the platinum adhesion layer S2 are made of titanium (Ti).

すなわち、チタン(Ti)は、基板Kに隣接する白金層P(第1白金層P1)の基板Kに対する密着性や、共鳴用透明酸化物層Rに隣接する白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)の共鳴用透明酸化物層Rに対する密着性や、放射用透明酸化物層Nbに隣接する白金層P(第2白金層P2)の放射用透明酸化物層Nbに対する密着性を良好に高めることができ、しかも、融点が1668℃と高いものであるから、輻射制御部Naが基板Kにて高温状態に加熱された際に、MIM積層部Mにおける白金層P(第1白金層P1及び第2白金層P2)が流動して凝集することを適切に抑制できる。   That is, titanium (Ti) adheres to the substrate K of the platinum layer P (first platinum layer P1) adjacent to the substrate K and the platinum layer P (first platinum layer P1) adjacent to the resonant transparent oxide layer R. And adhesion of the second platinum layer P2) to the transparent transparent oxide layer R, and adhesion of the platinum layer P (second platinum layer P2) adjacent to the transparent transparent oxide layer Nb to the transparent transparent oxide layer Nb. Since the melting point is as high as 1668 ° C. and the radiation control section Na is heated to a high temperature state on the substrate K, the platinum layer P (first The first platinum layer P1 and the second platinum layer P2) can be appropriately suppressed from flowing and aggregating.

〔基板用密着層の厚さ〕
基板用密着層S1は高温状態になると、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光)の輻射光を放射することになるが、基板用密着層S1から放射される輻射光が、第1白金層P1によって遮蔽されるから、この点に関しては、基板用密着層S1の厚さ(膜厚)は厚くても問題ない。
但し、基板用密着層S1が厚すぎると、輻射制御部Naが基板Kにて高温状態に加熱された際に、チタン(Ti)が熱で動き回り、第1白金層P1の共鳴用透明酸化物層Rの存在側の表面に出てくる現象を発生する虞がある。このような現象が生じると、輻射制御部Naの熱輻射制御構造が崩れるので熱輻射の制御が難しくなる。
[Thickness of adhesion layer for substrate]
When the substrate adhesion layer S1 is in a high temperature state, it emits radiation light having a wavelength larger than 4 μm (that is, far-infrared light), but the radiation light emitted from the substrate adhesion layer S1 is Since it is shielded by the platinum layer P1, there is no problem in this regard even if the thickness (film thickness) of the substrate adhesion layer S1 is large.
However, if the substrate adhesion layer S1 is too thick, when the radiation control unit Na is heated to a high temperature state on the substrate K, titanium (Ti) moves around by heat, and the transparent transparent oxide for resonance of the first platinum layer P1. There is a possibility that a phenomenon may appear on the surface where the layer R is present. When such a phenomenon occurs, the heat radiation control structure of the radiation control unit Na collapses, and it becomes difficult to control the heat radiation.

また、基板用密着層S1が薄すぎると、複数の薄膜を備える輻射制御部Naの熱膨張率と基板Kの熱膨張率の違いに対応できなくなり、輻射制御部Naが基板Kにて高温状態に加熱された際に、輻射制御部Naが基板Kから剥がれる虞がある。
このような観点に鑑みると、基板用密着層S1の膜厚(チタンの膜厚)は、2nm以上15nm以下が望ましい。
Further, if the substrate adhesion layer S1 is too thin, it becomes impossible to cope with the difference between the thermal expansion coefficient of the radiation control unit Na including a plurality of thin films and the thermal expansion coefficient of the substrate K, and the radiation control unit Na is in a high temperature state on the substrate K. The radiation control unit Na may be peeled off from the substrate K when heated to above.
From such a viewpoint, the thickness of the adhesion layer S1 for substrate (thickness of titanium) is preferably 2 nm or more and 15 nm or less.

〔白金用密着層の厚さ〕
白金用密着層S2の厚さ(膜厚)は、光学性および耐久性のふたつの観点で設定する必要がある。
すなわち、白金用密着層S2の厚さ(膜厚)が厚過ぎると光学的によくない。つまり、白金用密着層S2は高温状態になると、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光)の輻射光を放射することになるから、白金用密着層S2の厚さ(膜厚)が厚過ぎると、白金用密着層S2からの輻射光の強度が大きくなって、輻射制御部Naからの輻射光が、4μmよりも大きな波長(つまり、遠赤外光)において、小さな輻射率(放射率)となることに対して悪影響を与える。
[Platinum adhesion layer thickness]
The thickness (film thickness) of the platinum adhesion layer S2 needs to be set from two viewpoints of optical property and durability.
That is, if the adhesion layer S2 for platinum (thickness) is too thick, it is not optically good. That is, when the platinum adhesion layer S2 is in a high temperature state, it emits radiant light having a wavelength larger than 4 μm (that is, far infrared light). Therefore, the thickness (film thickness) of the platinum adhesion layer S2 is If the thickness is too thick, the intensity of the radiated light from the platinum adhesion layer S2 increases, and the radiated light from the radiation control unit Na has a small emissivity (emission) at a wavelength larger than 4 μm (that is, far infrared light). Rate) is adversely affected.

また、白金用密着層S2の厚さ(膜厚)が厚過ぎると、輻射光を遮蔽するものとなるから、白金用密着層S2の厚さ(膜厚)が厚過ぎるのは避ける必要がある。尚、厚くなりすぎると、4μm以下の輻射率のピークが90%以下となる。
但し、白金用密着層S2は、基板Kと薄膜とを密着させるのではなく、薄膜同士を密着させるものであるから、基板用密着層S1よりも薄くても密着効果が出る。
このような観点を鑑みると、白金用密着層S2の厚さ(膜厚)は、0.1nm以上10nm以下が望ましい。
Further, if the adhesion layer S2 for platinum (thickness) is too thick, it blocks radiant light, so it is necessary to avoid that the adhesion layer S2 for platinum (thickness) is too thick. . If it becomes too thick, the peak of the emissivity of 4 μm or less becomes 90% or less.
However, the adhesion layer S2 for platinum does not bring the substrate K and the thin film into close contact, but brings the thin films into close contact with each other. Therefore, even if it is thinner than the adhesion layer S1 for substrate, an adhesion effect is obtained.
From such a viewpoint, the thickness (film thickness) of the platinum adhesion layer S2 is preferably 0.1 nm or more and 10 nm or less.

図9は、白金用密着層S2の厚さ(膜厚)と熱輻射光源Qの輻射率(放射率)との関係を示すものである。
尚、図9は、基板用密着層S1の厚さを7nm、第1白金層P1の厚さを150nm、共鳴用透明酸化物層の厚さを120nm、第2白金層P2の厚さを6nm、放射用透明酸化物層Nbの厚さを120nmとする場合において、白金用密着層S2の厚さ(膜厚)を変化させたものである。
この図9を考察すると、白金用密着層S2の厚さ(膜厚)が厚くなるほど、4μmよりも長波長側の遠赤外光が増加することがわかる。
FIG. 9 shows the relationship between the thickness (film thickness) of the platinum adhesion layer S2 and the emissivity (emissivity) of the thermal radiation light source Q.
In FIG. 9, the substrate adhesion layer S1 has a thickness of 7 nm, the first platinum layer P1 has a thickness of 150 nm, the resonant transparent oxide layer has a thickness of 120 nm, and the second platinum layer P2 has a thickness of 6 nm. In the case where the thickness of the radiation transparent oxide layer Nb is 120 nm, the thickness (film thickness) of the platinum adhesion layer S2 is changed.
From consideration of FIG. 9, it can be seen that the far infrared light on the wavelength side longer than 4 μm increases as the thickness (film thickness) of the platinum adhesion layer S2 increases.

〔チタンの酸化について〕
基板用密着層S1及び白金用密着層S2を形成するチタン(Ti)は、大気中での熱輻射光源Qの使用によって、徐々に酸化されて酸化チタン(TiO)に変化する可能性が高い。換言すれば、大気中で熱輻射光源Qが使用された状態においては、基板用密着層S1及び白金用密着層S2が、酸化チタン(TiO)にて形成されていると見做すことができる。
[About oxidation of titanium]
Titanium (Ti) forming the substrate adhesion layer S1 and the platinum adhesion layer S2 is likely to be gradually oxidized and converted to titanium oxide (TiO 2 ) by using the thermal radiation light source Q in the atmosphere. . In other words, when the thermal radiation light source Q is used in the atmosphere, it can be considered that the substrate adhesion layer S1 and the platinum adhesion layer S2 are formed of titanium oxide (TiO 2 ). it can.

但し、図8に示すように、白金用密着層S2を形成するチタンは、全てが酸化チタンに変化するのではなく、白金層P(第2白金層P2)に密着する箇所のチタンは、酸化されることなく、白金層P(第2白金層P2)に密着するチタンの状態(金属状態)を継続することになる。
図示は省略するが、基板用密着層S1を形成するチタンも、全てが酸化チタンに変化するのではなく、白金層P(第1白金層P1)に密着する箇所のチタンは、酸化されることなく、白金層P(第1白金層P1)に密着するチタンの状態(金属状態)を継続することになる。
However, as shown in FIG. 8, the titanium forming the adhesion layer S2 for platinum does not entirely change to titanium oxide, but the titanium in the area which adheres to the platinum layer P (second platinum layer P2) is oxidized. Without being performed, the state of titanium (metal state) in close contact with the platinum layer P (second platinum layer P2) is continued.
Although illustration is omitted, all of the titanium forming the substrate adhesion layer S1 does not change to titanium oxide, but the titanium in the area of adhesion to the platinum layer P (first platinum layer P1) is oxidized. Instead, the state of titanium (metal state) in close contact with the platinum layer P (first platinum layer P1) is continued.

つまり、基板用密着層S1及び白金用密着層S2を形成するチタンは、全てが酸化チタンに変化するのではなく、白金層Pに密着する箇所のチタンは、酸化されることなく、白金層Pに密着するチタンの状態を継続することになり、基板用密着層S1及び白金用密着層S2としての機能を継続することになる。   That is, all of the titanium forming the substrate adhesion layer S1 and the platinum adhesion layer S2 are not changed to titanium oxide, and the titanium at the portion that adheres to the platinum layer P is not oxidized and the platinum layer P is not oxidized. The state of titanium that adheres to the substrate will be continued, and the functions of the substrate adhesive layer S1 and the platinum adhesive layer S2 will continue.

説明を加えると、白金(Pt)は、標準酸化ギブスエネルギー変化が、+200k/mol/Oであることから、酸素と反応しない(化学反応は、ギブスエネルギー変化がマイナスになる方向に進む。ギブスエネルギー変化が正であるということは、反応しないということである。)。このことは、酸化物を白金(Pt)の密着層とすることは、結合エネルギーの関係で難しいことを意味する。このことから、チタンが酸化によって酸化チタンに変化すると、白金(Pt)の密着層として働かなくなる心配があるが、実際には、チタンが酸化しても、白金(Pt)との界面のチタンは白金との結合手を維持しているため、基板用密着層S1及び白金用密着層S2としての機能を継続することになる。 In addition, platinum (Pt) does not react with oxygen because the standard Gibbs oxide energy change is +200 k / mol / O 2. (Chemical reaction proceeds in the direction where the Gibbs energy change becomes negative. Gibbs A positive energy change means no reaction.) This means that it is difficult to use the oxide as an adhesion layer of platinum (Pt) due to the bond energy. From this, when titanium is changed to titanium oxide by oxidation, there is a concern that it will not work as an adhesion layer of platinum (Pt). However, in reality, even if titanium is oxidized, titanium at the interface with platinum (Pt) Since the bond with platinum is maintained, the functions as the substrate adhesion layer S1 and the platinum adhesion layer S2 continue.

ちなみに、チタンにて形成される基板用密着層S1及び白金用密着層S2は、光透過性を備えるように薄膜状態に形成されることになり、そして、薄膜状態に形成されたチタンが酸化チタンに変化することになるが、酸化チタンは、透明性を備えるものであるから、チタンが酸化チタンに変化しても、熱輻射層Nの性能に悪影響を与えることはない。
尚、基板用密着層S1及び白金用密着層S2を形成する材料が酸化することを考慮すると、クロム(Cr)は酸化すると黒色になるので、酸化すると黒色になるクロムは、輻射制御の観点で密着層としては不適であり、酸化すると透明となる酸化チタン(TiO)を形成するチタン(Ti)は輻射制御の観点で優れている。
By the way, the substrate adhesion layer S1 and the platinum adhesion layer S2 made of titanium are formed in a thin film state so as to have light transmittance, and the titanium formed in the thin film state is titanium oxide. However, since titanium oxide has transparency, even if titanium is changed to titanium oxide, the performance of the heat radiation layer N is not adversely affected.
Considering that the materials forming the substrate adhesion layer S1 and the platinum adhesion layer S2 are oxidized, chromium (Cr) becomes black when oxidized, and therefore, the chromium which becomes black when oxidized is from the viewpoint of radiation control. Titanium (Ti), which is not suitable as an adhesion layer and forms titanium oxide (TiO 2 ) that becomes transparent when oxidized, is excellent in terms of radiation control.

ところで、白金用密着層S2のチタン(Ti)が経時的に酸化するのであれば、白金用密着層S2が厚くても、いずれは図8の厚さ(膜厚)が薄い場合の熱輻射に近づくと考えられる。しかし、厚さ(膜厚)が厚い場合、輻射制御部Naが基板Kにて高温状態に加熱された際に、チタン(Ti)が熱で動き回り、第2白金層P2の表面に出てくる現象を発生する虞がある。このような現象が生じると、輻射制御部Naの熱輻射制御構造が崩れるので熱輻射の制御が難しくなる。特に、第2白金層P2の白金は薄いため、チタン(Ti)の動きが熱輻射制御構造の崩れに大きく影響を与える。
従って、白金用密着層S2の厚さ(膜厚)はサブnm程度(1nm以下程度)にするのが望ましい。
By the way, if the titanium (Ti) of the platinum adhesion layer S2 is oxidized with time, even if the platinum adhesion layer S2 is thick, the heat radiation when the thickness (film thickness) of FIG. It is thought to approach. However, if the thickness (film thickness) is large, when the radiation control unit Na is heated to a high temperature state on the substrate K, titanium (Ti) moves around by heat and appears on the surface of the second platinum layer P2. This may cause a phenomenon. When such a phenomenon occurs, the heat radiation control structure of the radiation control unit Na collapses, and it becomes difficult to control the heat radiation. Especially, since the platinum of the second platinum layer P2 is thin, the movement of titanium (Ti) greatly affects the collapse of the thermal radiation control structure.
Therefore, it is desirable that the thickness (film thickness) of the platinum adhesion layer S2 be about sub-nm (about 1 nm or less).

〔熱輻射光源の経時変化について〕
図10は、実際に作製した熱輻射光源Qを大気中で800℃に加熱して使用したときの熱輻射スペクトルの経時的変化を示すものである。
ちなみに、図10は、基板Kにサファイアを用い、基板用密着層S1の厚さを7nm、第1白金層P1の厚さを150nm、共鳴用透明酸化物層の厚さを120nm、第2白金層P2の厚さを6nm、放射用透明酸化物層Nbの厚さを120nmとし、白金用密着層S2の厚さを0.5nmとしたときの熱輻射光源Qの熱輻射スペクトルを例示するものである。
[Aging of the heat radiation source]
FIG. 10 shows a temporal change of the thermal radiation spectrum when the actually manufactured thermal radiation light source Q is heated to 800 ° C. in the atmosphere and used.
Incidentally, in FIG. 10, sapphire is used for the substrate K, the thickness of the adhesion layer S1 for the substrate is 7 nm, the thickness of the first platinum layer P1 is 150 nm, the thickness of the transparent oxide layer for resonance is 120 nm, and the second platinum is The thermal radiation spectrum of the thermal radiation light source Q when the thickness of the layer P2 is 6 nm, the thickness of the radiation transparent oxide layer Nb is 120 nm, and the thickness of the platinum adhesion layer S2 is 0.5 nm is illustrated. Is.

なお、図20に示すように、基板K、基板用密着層S1、第1白金層P1、白金用密着層S2、共鳴用透明酸化物層R、第2白金層P2を備えさせるものの、第2白金層P2における放射用透明酸化物層Nbの存在側の表面に対する白金用密着層S2、及び、放射用透明酸化物層Nbを省略すると、加熱の過程で、第2白金層P2の白金(Pt)が凝集し、光を散乱するようになり、輻射光を適切に放射できないものとなった。   As shown in FIG. 20, although the substrate K, the substrate adhesion layer S1, the first platinum layer P1, the platinum adhesion layer S2, the resonance transparent oxide layer R, and the second platinum layer P2 are provided, If the platinum adhesion layer S2 on the surface of the platinum layer P2 on the side where the radiation transparent oxide layer Nb is present and the radiation transparent oxide layer Nb are omitted, the platinum (Pt) of the second platinum layer P2 is heated during the heating process. ) Agglomerated and began to scatter light, which made it impossible to properly emit radiant light.

図10に示すように、120時間(5日間)加熱した熱輻射スペクトルと、24時間(1日間)加熱した熱輻射スペクトルは略同じである。
成膜直後の熱輻射スペクトルと、24時間、120時間加熱後の熱輻射スペクトルとが異なるが、その理由は、加熱により、アルミナ(Al)や白金(Pt)の結晶性が高まったことが原因と考えられる。
As shown in FIG. 10, the thermal radiation spectrum heated for 120 hours (5 days) and the thermal radiation spectrum heated for 24 hours (1 day) are substantially the same.
The thermal radiation spectrum immediately after film formation and the thermal radiation spectrum after heating for 24 hours and 120 hours are different, because the heating increased the crystallinity of alumina (Al 2 O 3 ) and platinum (Pt). This is considered to be the cause.

理論値(計算値)の熱輻射スペクトルは、結晶性の高いアルミナ(Al)の光学定数を用いて計算したものである。
成膜直後の熱輻射スペクトルは、理論値(計算値)の熱輻射スペクトルと乖離しているが、加熱後の熱輻射スペクトルは、理論値(計算値)の熱輻射スペクトルと極めて近い値となっているので、加熱によって、アルミナ(Al)や白金(Pt)の結晶性が高まることで、アルミナ(Al)や白金(Pt)の光学定数が理論値に近づいたものと考えられる。
The theoretical value (calculated value) of the heat radiation spectrum is calculated using the optical constant of alumina (Al 2 O 3 ) having high crystallinity.
The thermal radiation spectrum immediately after film formation deviates from the theoretical (calculated) thermal radiation spectrum, but the thermal radiation spectrum after heating is extremely close to the theoretical (calculated) thermal radiation spectrum. Therefore, the crystallinity of alumina (Al 2 O 3 ) and platinum (Pt) is increased by heating, and the optical constants of alumina (Al 2 O 3 ) and platinum (Pt) are close to the theoretical values. Conceivable.

上記の結果の通り、本発明の熱輻射光源Qは、大気中で800℃程度に加熱して用いることができる熱輻射光源である。
尚、本発明の熱輻射光源Qの構成材料の融点は、白金(Pt)が、1768℃、アルミナ(Al)が、2072℃、チタン(Ti)が、1668℃、酸化チタン(TiO)が、1843℃であり、基板Kの融点にもよるが、本発明の熱輻射光源Qの熱輻射層Nは、1400℃程度の温度まで耐久する。
As described above, the thermal radiation light source Q of the present invention is a thermal radiation light source that can be heated to about 800 ° C. in the atmosphere and used.
The melting point of the constituent material of the thermal radiation light source Q of the present invention is 1768 ° C. for platinum (Pt), 2072 ° C. for alumina (Al 2 O 3 ), 1668 ° C. for titanium (Ti), and titanium oxide (TiO 2). 2 ) is 1843 ° C., and the thermal radiation layer N of the thermal radiation light source Q of the present invention is durable up to a temperature of about 1400 ° C., although it depends on the melting point of the substrate K.

〔基板について〕
高温状態になる基板Kの熱輻射光が、第1白金層P1にて遮蔽されて、輻射制御部Naへ透過しない点に鑑みると、基板Kの材料(母材)としては、石英(SiO)、サファイア、ステンレス鋼(SUS)、カンタル、ニクロム、アルミニウム、シリコン等、様々な材料を用いることができる。
[About substrate]
In view of the fact that the thermal radiation light of the substrate K that is in a high temperature state is shielded by the first platinum layer P1 and does not permeate to the radiation control unit Na, the material (base material) of the substrate K is quartz (SiO 2 ), Sapphire, stainless steel (SUS), Kanthal, nichrome, aluminum, silicon, and various other materials can be used.

酸化物系の材料の基板Kを用いる場合は特に問題ないが、金属系の材料の基板Kを用いる場合は、大気中で加熱して使用する場合には、基板Kの酸化劣化が問題となってくるが、共鳴用透明酸化物層R及び放射用透明酸化物層Nbが存在することによって、上述の通り、基板Kにおける熱輻射層Nの存在側の表面の酸化劣化が防止されることになる。
尚、基板Kにおける熱輻射層Nの存在側の表面は、乱反射しない程度の鏡面に形成されることになる。
There is no particular problem when the substrate K made of an oxide material is used. However, when the substrate K made of a metal material is used and heated in the atmosphere for use, the oxidative deterioration of the substrate K becomes a problem. However, the presence of the transparent oxide layer R for resonance and the transparent oxide layer Nb for radiation prevents oxidative deterioration of the surface of the substrate K on the side where the heat radiation layer N exists, as described above. Become.
The surface of the substrate K on the side where the heat radiation layer N exists is formed as a mirror surface that does not cause irregular reflection.

基板Kは、通電により自己発熱する形態に構成されていてもよく、また、外部加熱部Uにて加熱する形態に構成されていてもよい。
つまり、基板Kが、カンタル、ニクロム等、通電すると発熱する材料にて構成される場合には、基板Kを通電により自己発熱する形態に構成できる。
基板Kが、石英(SiO)、サファイア、ステンレス鋼(SUS)等で形成される場合には、図16〜図19に示すように、外部加熱部Uにて加熱する形態に構成される。
The substrate K may be configured to self-heat upon energization, or may be configured to be heated by the external heating unit U.
That is, when the substrate K is made of a material such as Kanthal or Nichrome that generates heat when energized, the substrate K can be configured to self-heat when energized.
When the substrate K is made of quartz (SiO 2 ), sapphire, stainless steel (SUS), or the like, as shown in FIGS. 16 to 19, it is configured to be heated by the external heating unit U.

図16及び図17は、外部加熱部Uが、通電により発熱するヒーター線を備える板状の加熱電極Udとして構成される場合であり、熱輻射光源Qの基板Kが、加熱電極Udに密着状態に配設されている。
尚、図17は、加熱電極Udの片面側に熱輻射光源Qが配設される場合であり、図16は、加熱電極Udの両面側に熱輻射光源Qが配設される場合を例示する。
16 and 17 show a case where the external heating unit U is configured as a plate-shaped heating electrode Ud including a heater wire that generates heat when energized, and the substrate K of the thermal radiation light source Q is in close contact with the heating electrode Ud. It is installed in.
Note that FIG. 17 shows a case where the heat radiation light source Q is arranged on one side of the heating electrode Ud, and FIG. 16 illustrates a case where the heat radiation light source Q is arranged on both sides of the heating electrode Ud. .

図18は、外部加熱部Uが、波長が制御されていない熱輻射光Gを放射する熱輻射源Ugとして構成される場合であり、熱輻射光源Qの基板Kが、熱輻射源Ugに対向する状態に配設されている。
図19は、外部加熱部Uが、高温流体Tを供給する流体供給源Utとして構成される場合であり、熱輻射光源Qの基板Kが、流体供給源Utに対向する状態に配設されている。
FIG. 18 shows a case where the external heating unit U is configured as a thermal radiation source Ug that radiates thermal radiation light G whose wavelength is not controlled, and the substrate K of the thermal radiation light source Q faces the thermal radiation source Ug. It is arranged in a state where it does.
FIG. 19 shows a case where the external heating unit U is configured as a fluid supply source Ut that supplies the high-temperature fluid T, and the substrate K of the thermal radiation light source Q is arranged so as to face the fluid supply source Ut. There is.

〔基板用密着層の変形例〕
基板用密着層S1は、上述の如く、チタン(Ti)にて構成されるが、基板Kを形成する材料の種類によって、その構成を少し変更する必要がある。
基板Kを形成する材料が、サファイアあるいはアルミナ(Al)の場合には、基板用密着層S1は、上述の如く、チタン(Ti)のみにて構成する。
[Modification of adhesion layer for substrate]
The substrate adhesion layer S1 is made of titanium (Ti) as described above, but its configuration needs to be slightly changed depending on the type of material forming the substrate K.
When the material forming the substrate K is sapphire or alumina (Al 2 O 3 ), the substrate adhesion layer S1 is composed of only titanium (Ti) as described above.

基板Kを形成する材料が、石英(SiO)の場合には、基板用密着層S1は、チタン(Ti)のみでもよく、また、チタン(Ti)とアルミナ(Al)との積層構造にしてもよい。つまり、第1白金層P1/チタン(Ti)/アルミナ(Al)(30nm)/基板Kの順に積層した構成にしてもよい。 When the material forming the substrate K is quartz (SiO 2 ), the substrate adhesion layer S1 may be only titanium (Ti), or a laminate of titanium (Ti) and alumina (Al 2 O 3 ). It may be structured. In other words, it may be formed by laminating in this order of the first platinum layer P1 / titanium (Ti) / alumina (Al 2 O 3) (30nm ) / substrate K.

基板Kを構成する材料が、ステンレス鋼(SUS)、カンタル、ニクロム、アルミニウム、シリコンの場合には、第1白金層P1/チタン(Ti)/アルミナ(Al)(30nm)/基板Kの順に積層した構成、あるいは、第1白金層P1/チタン(Ti)/アルミナ(Al)(30nm)/酸化ハフニウム(HfO)/基板Kの順に積層した構成にするとよい。
つまり、基板Kが金属や半導体の場合は、第1白金層P1/チタン(Ti)が基板Kと反応し、合金化して、輻射制御できなくなる虞がある。従って、合金化を防止する観点から酸化物の層を基板Kとチタン(Ti)の間に入れるのが良い。
When the material forming the substrate K is stainless steel (SUS), canthal, nichrome, aluminum, or silicon, the first platinum layer P1 / titanium (Ti) / alumina (Al 2 O 3 ) (30 nm) / substrate K Or the first platinum layer P1 / titanium (Ti) / alumina (Al 2 O 3 ) (30 nm) / hafnium oxide (HfO 2 ) / substrate K in this order.
That is, when the substrate K is a metal or a semiconductor, the first platinum layer P1 / titanium (Ti) may react with the substrate K to form an alloy, which makes it impossible to control radiation. Therefore, from the viewpoint of preventing alloying, it is preferable to insert an oxide layer between the substrate K and titanium (Ti).

〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
(1)上記実施形態では、基板Kにおける熱輻射層Nが積層される側の面とは反対側の裏面が酸化しても、基板Kの厚さが厚ければ、熱輻射層Nに悪影響を与えることが無い点に鑑みて、基板Kにおける熱輻射層Nが積層される側の面とは反対側の裏面を、露出させる状態としたが、当該裏面に、酸化を抑制する酸化防止膜を積層するようにしてもよい。
[Another embodiment]
Other embodiments will be listed below.
(1) In the above embodiment, even if the back surface of the substrate K opposite to the surface on which the heat radiation layer N is laminated is oxidized, if the thickness of the substrate K is large, the heat radiation layer N is adversely affected. In view of the fact that the heat radiation layer N is laminated on the substrate K, the back surface of the substrate K opposite to the surface on which the heat radiation layer N is laminated is exposed. May be laminated.

(2)上記実施形態では、輻射制御部Naが、MIM積層部Mを1つ備える場合や2つ備える場合を例示したが、輻射制御部Naが、MIM積層部Mを3つ以上備える形態で実施してもよい。 (2) In the above embodiment, the radiation control unit Na includes one MIM stacking unit M and two MIM stacking units M, but the radiation control unit Na includes three or more MIM stacking units M. You may implement.

なお、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。   Note that the configurations disclosed in the above-described embodiments (including other embodiments, the same applies below) can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments, as long as no contradiction occurs. The embodiments disclosed in the present specification are exemplifications, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be appropriately modified within a range not departing from the object of the present invention.

K 基板
N 熱輻射層
Na 輻射制御部
Nb 放射用透明酸化物層
M MIM積層部
P 白金層
R 共鳴用透明酸化物層
S1 基板用密着層
S2 白金用密着層
K substrate N thermal radiation layer Na radiation control part Nb radiation transparent oxide layer M MIM laminated part P platinum layer R resonance transparent oxide layer S1 substrate adhesion layer S2 platinum adhesion layer

Claims (8)

熱輻射層と、当該熱輻射層を加熱する基板とが積層された熱輻射光源であって、
前記熱輻射層が、透明酸化物にて形成される共鳴用透明酸化物層を前記熱輻射層と前記基板との積層方向に沿って並ぶ一対の白金層の間に位置させるMIM積層部を備える輻射制御部、及び、透明酸化物にて形成される放射用透明酸化物層の順に前記基板に近い側に位置させる形態で、前記輻射制御部及び前記放射用透明酸化物層を積層した状態に構成され、
前記共鳴用透明酸化物層の厚さが、4μm以下の波長を共鳴波長とする厚さである熱輻射光源。
A thermal radiation light source in which a thermal radiation layer and a substrate for heating the thermal radiation layer are laminated,
The heat radiation layer includes a MIM stacking portion that positions a transparent oxide layer for resonance formed of a transparent oxide between a pair of platinum layers arranged along the stacking direction of the heat radiation layer and the substrate. In a form in which the radiation control unit and the radiation transparent oxide layer formed of a transparent oxide are sequentially located on the side closer to the substrate, the radiation control unit and the radiation transparent oxide layer are laminated. Composed,
A thermal radiation light source in which the thickness of the transparent oxide layer for resonance is such that a resonance wavelength is a wavelength of 4 μm or less.
前記輻射制御部が、前記MIM積層部を複数備える形態に構成されている請求項1の熱輻射光源。   The thermal radiation light source according to claim 1, wherein the radiation control unit is configured to include a plurality of the MIM laminated units. 前記基板と前記輻射制御部における前記基板に隣接する前記白金層との間に、基板用密着層が積層されている請求項1又は2に記載の熱輻射光源。   The thermal radiation light source according to claim 1 or 2, wherein a substrate adhesion layer is laminated between the substrate and the platinum layer adjacent to the substrate in the radiation control unit. 前記MIM積層部における前記白金層と前記共鳴用透明酸化物層との間、及び、前記放射用透明酸化物層と前記輻射制御部における前記放射用透明酸化物層に隣接する前記白金層との間の夫々に、白金用密着層が積層されている請求項3に記載の熱輻射光源。   Between the platinum layer and the transparent oxide layer for resonance in the MIM laminated part, and between the transparent oxide layer for radiation and the platinum layer adjacent to the transparent oxide layer for radiation in the radiation control part. The thermal radiation light source according to claim 3, wherein a platinum adhesion layer is laminated in each of the spaces. 前記基板用密着層及び前記白金用密着層が、チタンにて形成される請求項4に記載の熱輻射光源。   The thermal radiation light source according to claim 4, wherein the adhesion layer for the substrate and the adhesion layer for platinum are made of titanium. 前記共鳴用透明酸化物層及び前記放射用透明酸化物層を形成する透明酸化物が、酸化アルミニウム又は酸化チタンである請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱輻射光源。   The thermal radiation light source according to any one of claims 1 to 5, wherein the transparent oxide forming the resonant transparent oxide layer and the radiation transparent oxide layer is aluminum oxide or titanium oxide. 前記基板が、通電により自己発熱する形態に構成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱輻射光源。   The thermal radiation light source according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate is configured to self-heat when energized. 前記基板が、外部加熱部にて加熱する形態に構成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱輻射光源。   The thermal radiation light source according to claim 1, wherein the substrate is configured to be heated by an external heating unit.
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